跨海大橋深水樁基礎防船撞能力及安全評估研究.pdf

1、近二十年來我國修建了近百座的跨江、跨海大橋,許多都是舉世矚目的超級工程,但船撞橋而引發(fā)重大人員傷亡、財產損失的事件時常發(fā)生,說明在通航水域橋梁的防撞設計和防撞措施上還存在不足。我國橋梁防撞研究起步晚,早期重視程度不夠,防撞設計理論及計算多依賴國外的研究成果,這和我國橋梁總體建設水平極不相稱。本文結合平潭海峽大橋工程,基于現(xiàn)場模擬試驗、數值分析及理論分析的方法,研究跨海大橋深水樁基礎的防船撞能力,在此基礎上進行船撞橋風險概率的安全評估,提

2、出跨海大橋深水樁基礎選用的防撞類型,及其防撞設施設計與施工關鍵技術。本文主要成果體現(xiàn)在:
　　1.結合平潭大橋開展船舶撞擊橋梁基礎現(xiàn)場模擬試驗,驗證船撞橋梁數值仿真分析所采用的計算參數準確性和數值仿真計算方法的合理性?，F(xiàn)場模擬碰撞試驗結果表明:橋墩在環(huán)境激勵下的自振頻率與有限元模擬計算得到的自振頻率比較接近,振動現(xiàn)場測試的加速度或速度的數據曲線與數值模擬計算得到的數據曲線呈現(xiàn)出強烈的非線性,但二者曲線總體趨勢一致。試驗驗證了防撞鋼

3、套箱以及船用鋼材采用各向同性應變率相關的塑性模型中相關本構關系及相關的計算參數的合理性,為船橋碰撞有限元模擬提供了試驗依據。
　　2.對船舶撞擊橋梁樁基礎進行數值模擬計算,結果表明:船橋碰撞最不利計算工況是最低通航水位下正撞時的工況,此時樁基礎的樁基彎矩最大。與無防撞設施的樁基礎相比,有防撞設施的樁基礎受船撞后最大撞擊力、承臺水平位移及樁基最大彎矩、最大拉應力明顯減小,且船舶撞擊深度亦明顯減小。
　　3.建立了船撞作用下的群

4、樁基礎力學模型,提出承臺受扭轉作用時的單樁樁基內力計算方法。
　　4.采用經驗公式法、有限元法及動力模擬法對船撞力進行了計算,運用 AASHTO模型對船撞樁基礎的概率進行了計算,并以此為基礎得出防撞力標準。結果表明:動力模擬計算的船撞力最大,其中主通航孔各墩為34.66MN,非通航孔為22.14MN;船撞樁基礎的概率主通航孔各墩為2.187×10-4,非通航孔為0.492×10-4;經檢驗假定的主通航孔墩設計防撞力標準34.5MN