橋墩受船舶撞擊問題力學模型及動力響應研究.pdf

1、近年來，隨著我國水陸交通快速發(fā)展，船舶和橋梁的數(shù)量和規(guī)模都在不斷增大。橋墩作為將上部結構荷載傳遞給基礎的下部結構物，其受到船舶撞擊事故也越來越頻發(fā)。船橋撞擊事故會給人民生命和財產(chǎn)造成很大損失，因此橋墩受船舶撞擊問題已成為學術界和工程界共同關注焦點，特別是針對撞擊力估算及橋墩防撞設計升級方面。本文以碰撞理論和有限單元法為基礎，結合結構動力學和振動學相關理論，構造了橋墩受船舶撞擊問題的力學模型，主要對撞擊過程的動力學響應和撞擊力估算方面進行

2、研究分析。
　　本文針對不同特點的橋墩結構，建立剛、柔性橋墩的撞擊力學模型，擬合得出了相應的撞擊力簡化計算公式。并基于非線性有限元軟件ANSYS/LS-DYNA建立了船舶撞擊橋墩的有限元模型，簡述有限元仿真技術在船舶撞擊橋墩問題上的應用。本文的研究工作對船橋撞擊問題的相關理論及撞擊力估算方法進行了擴展和充實，相關結果能為橋墩的防撞設計及加固提供一定指導和參考。本文的核心內(nèi)容包括如下幾個方面:
　　其一，剛性橋墩受船舶撞擊問題

3、:構造撞擊系統(tǒng)的力學模型，建立撞擊系統(tǒng)的動力學方程，求得系統(tǒng)動力響應結果和撞擊力結果的理論解析解。然后探討船舶質量、船舶撞擊初速度、接觸彈簧剛度三個參數(shù)對撞擊力結果的影響。最后數(shù)值擬合出此類碰撞系統(tǒng)力學模型的撞擊力簡化計算公式，并與相關規(guī)范公式計算結果進行對比分析。
　　其二，柔性橋墩受船舶撞擊問題:構造撞擊系統(tǒng)的力學模型，建立系統(tǒng)的動力學方程組，求得系統(tǒng)動力響應和撞擊力結果的理論解析解。通過算例和有限元模擬結果對比，分析該算法和

4、力學模型的正確性和有效性。然后探討了船舶質量、船舶撞擊初速度、接觸彈簧剛度、軸向力四個參數(shù)對撞擊力結果的影響。最后數(shù)值擬合出此類碰撞系統(tǒng)力學模型的撞擊力簡化計算公式，并與相關規(guī)范公式計算結果進行對比分析。
　　其三，基于非線性有限元軟件ANSYS/LS-DYNA下的船橋碰撞模型數(shù)值仿真分析:建立船舶撞擊橋墩的有限元模型，計算船舶及橋墩相關動力響應和撞擊力結果。
　　最后，基于有限元模型撞擊力計算結果，與本文數(shù)值擬合簡化公式以