检索结果-内蒙古大学图书馆

东南大学学报（自然科学版） 2013年第5期43卷 1080-1086页

作者：刘伟庆方海祝露韩娟吴志敏南京工业大学先进工程复合材料研究中心南京211816

考虑桥墩刚度与船艏刚度,采用质点弹簧模型,建立了船-桥碰撞动力方程,分析了桥墩与船艏的相对刚度、碰撞接触时间对峰值撞击力的影响规律,修正了我国《公路桥涵设计通用规范》中漂浮物撞击力公式.研制了新型纤维增强复合材料防撞系统,... 详细信息

考虑桥墩刚度与船艏刚度,采用质点弹簧模型,建立了船-桥碰撞动力方程,分析了桥墩与船艏的相对刚度、碰撞接触时间对峰值撞击力的影响规律,修正了我国《公路桥涵设计通用规范》中漂浮物撞击力公式.研制了新型纤维增强复合材料防撞系统,开展了冲击性能试验,实现了相关桥梁防船撞工程应用.结果表明:当桥船相对刚度之比小于50时,峰值撞击力随桥-船相对刚度的增大呈对数形式增大;当桥船相对刚度之比大于等于50时,峰值撞击力可近似按欧洲统一规范取值.碰撞接触时间与船舶质量、船艏刚度相关.复合材料防撞系统能有效延长船-桥碰撞接触时间,大幅削减撞击力,从而有效保护桥墩结构安全,减轻船舶受损程度,具有显著的技术经济优势.

关键词：船-桥碰撞船艏刚度简化动力模型复合材料防撞系统

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考虑流体效应的船-桥碰撞数值模拟法研究

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工程力学 2015年第8期32卷 120-128页

作者：田力黄飞天津大学建筑工程学院天津300072 曼彻斯特大学机械航空航天及土木工程学院天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

有别于传统的不考虑流体对被撞桥墩影响的船-桥碰撞问题,该文在动水压力计算的基础上,建立了考虑流体效应的船-桥碰撞的附加质量计算模型,并与流构耦合计算模型以及不考虑流体影响的计算模型在能量转换、碰撞力、船艏撞深、桥墩位移、... 详细信息

有别于传统的不考虑流体对被撞桥墩影响的船-桥碰撞问题,该文在动水压力计算的基础上,建立了考虑流体效应的船-桥碰撞的附加质量计算模型,并与流构耦合计算模型以及不考虑流体影响的计算模型在能量转换、碰撞力、船艏撞深、桥墩位移、应力、截面内力以及计算效率等方面的结果进行了比较分析。结果表明:流体对船艏碰撞力影响较小,但能降低船舶的损毁程度;流构耦合计算模型中的墩顶水平位移响应要略小于附加质量模型和不考虑流体影响时的计算结果;不同计算模型所得桥墩有效应力基本相同且具有相同的分布规律;船-桥碰撞附加质量模型在计及流体与结构相互作用的同时,具有较高的精度和计算效率。

关键词：船-桥碰撞数值模拟流构耦合附加质量动力响应

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船-桥碰撞动力响应试验与理论研究

船-桥碰撞动力响应试验与理论研究

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作者：冒一锋南京工业大学

学位级别：博士

全球统计资料表明，大型桥梁遭受船舶碰撞事故的发生频率远高于地震、飓风等，进而导致桥毁、船沉及环境污染等严重后果，经济损失巨大，已成为交通运输领域的重要灾种。我国既有大桥及特大桥众多，船舶运输呈大型化、快速化和高密度化... 详细信息

全球统计资料表明，大型桥梁遭受船舶碰撞事故的发生频率远高于地震、飓风等，进而导致桥毁、船沉及环境污染等严重后果，经济损失巨大，已成为交通运输领域的重要灾种。我国既有大桥及特大桥众多，船舶运输呈大型化、快速化和高密度化态势，船-桥碰撞风险增高。但目前国内外对船-桥碰撞机理的认识仍不足，各国船撞设计标准计算结果差异较大，尤其是我国现行公路桥梁船撞力设计标准值偏低，对桥梁结构的安全存在较大的隐患。针对上述难题，本论文系统开展了船-桥碰撞试验研究、理论分析和数值模拟，首先建立了典型船艏的非线性刚度模型，提出了船艏刚度的建议取值;继而开展了15组工况刚性体与缩比船艏水平撞击钢筋混凝土桥墩模型的试验，测试出桥墩的碰撞力、位移及加速度动力响应;在数值模拟结果与撞击试验结果吻合良好的前提下，研究了撞击位置、撞击角度和船舶吨位等关键参数对船撞力的影响规律;最后，建立了考虑桥梁连跨效应的船-桥碰撞动力学理论模型，提出了船撞力简化计算公式及防撞设计方法，为桥梁抗撞设计提供理论依据。本文主要研究内容和结论如下:\n (1)船艏刚度非线性模型。首先通过压缩试验，研究了船艏模型的非线性刚度特性;继而对典型船艏进行了有限元精细化建模，从静力学角度拟合出船艏刚度曲线，建立了船艏刚度模型，探明了船艏静刚度与动刚度之间的关系;并得出了不同船速下船艏结构的耗能规律。\n (2)船-桥水平撞击试验。选取代表性船型和桥墩形式，通过缩比试验测试出不同桥墩截面、撞击速度和船艏刚度工况下的撞击力、位移及加速度动力响应，观测了桥墩的撞击破坏模式，得出了桥墩形状、船艏刚度以及船撞速度等参数对桥墩动力响应的影响规律。\n (3)船-桥碰撞动力学模型。考虑相邻跨桥墩刚度、跨径、支座剪切刚度及跨数等影响因素，建立了连续梁桥的船-桥碰撞简化动力学模型;基于连跨效应理论并结合变截面Timoshenko梁的传递函数方法推导了弹性支承连续梁体系的整体抗推刚度;结合撞击条件，推导了碰撞系统的整体偏微分方程，得到了桥墩结构在船撞力作用下的动力响应;分析了船舶质量、撞击速度、船艏刚度以及桥墩刚度对船-桥碰撞接触时间的影响规律，拟合出碰撞接触时间与上述因素之间的关系表达式，修正了我国《公路桥涵通用设计规范》中关于碰撞接触时间的定义;建立了基于碰撞接触时间的峰值撞击力简化计算公式;基于船艏非线性刚度模型，提出了分析峰值船撞力的理论模型。\n (4)船-桥碰撞数值模拟。基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件，建立了船-桥碰撞相互作用的三维精细化数值分析模型，在模拟结果与试验结果吻合良好的基础上，研究了船舶速度、撞击位置、碰撞角度、船舶吨位等参数对桥墩动力响应的影响。\n (5)船-桥碰撞设计方法。将本文建立的船撞力公式计算结果与国内外经验公式、理论解及数值模拟结果进行了对比验证，并论述了桥墩抗船撞能力评估的流程。结果表明:本文建立的船撞力简化计算公式精度较高;根据相关规范，计算出桥墩截面实际的水平承载力，将其与船撞力对比，通过两者差值评估桥墩的抗船撞能力，用于指导防撞设计。

关键词：桥涵工程抗撞设计船-桥碰撞船艏刚度动力响应

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基于船-桥碰撞接触时间的船撞力简化计算方法

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建筑科学与工程学报 2016年第4期33卷 103-110页

作者：方海韩娟刘伟庆祝露庄勇南京工业大学土木工程学院江苏南京211816 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430034

通过数值模拟初步分析了不同吨位船舶撞击代表性桥梁工程的接触时间,根据船-桥碰撞动力学模型得出了船撞力和接触时间的理论解;分析了船舶质量、初始撞击速度、船艏刚度以及桥墩刚度等参数对碰撞接触时间的影响,拟合出碰撞接触时间的简... 详细信息

通过数值模拟初步分析了不同吨位船舶撞击代表性桥梁工程的接触时间,根据船-桥碰撞动力学模型得出了船撞力和接触时间的理论解;分析了船舶质量、初始撞击速度、船艏刚度以及桥墩刚度等参数对碰撞接触时间的影响,拟合出碰撞接触时间的简化计算公式,并通过实际船-桥碰撞工程的数值模拟对简化计算公式进行了验证,从而修正了中国《公路桥涵设计通用规范》中关于漂浮物撞击桥梁的碰撞接触时间的定义;基于冲量定理分析了船-桥碰撞接触时间与峰值船撞力的关系,研究了船撞力时程曲线与正弦波和三角波的关系,并与数值模拟结果进行了对比分析,建立了峰值船撞力简化计算公式。结果表明:船-桥碰撞接触时间与船舶质量和接触刚度有关;峰值撞击力计算值与数值模拟结果吻合较好。

关键词：船-桥碰撞接触时间船撞力简化计算方法

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船-桥碰撞有限元数值模拟分析

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工程与建设 2016年第1期30卷 22-24页

作者：左玉强合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

文章以船-桥墩碰撞为主要研究对象,重点探讨碰撞过程中撞击力、撞深的变化以及速度对撞击结果的影响,利用LSDYNA进行数值模拟,仿真分析船舶在不同初始速度情况下的撞击结果,并与各国规范进行比较,同时分析船舶刚度对撞击结果的影响,为... 详细信息

文章以船-桥墩碰撞为主要研究对象,重点探讨碰撞过程中撞击力、撞深的变化以及速度对撞击结果的影响,利用LSDYNA进行数值模拟,仿真分析船舶在不同初始速度情况下的撞击结果,并与各国规范进行比较,同时分析船舶刚度对撞击结果的影响,为桥墩防护设计提供参考依据。

关键词：船-桥碰撞有限元数值模拟撞击力桥墩

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单塔斜拉桥在船舶撞击下动力响应及防撞设计

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天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2025年第4期58卷 343-356页

作者：田力张晗奇天津大学建筑工程学院天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300350

首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立船-桥碰撞有限元模型,以附加质量模型考虑流体效应,利用落锤冲击试验验证了撞击作用下混凝土本构模型的有效性.其次,开展了不同撞击角度、不同船舶航速下船舶高速撞击斜拉桥桥塔数值模拟,分析了桥... 详细信息

首先,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立船-桥碰撞有限元模型,以附加质量模型考虑流体效应,利用落锤冲击试验验证了撞击作用下混凝土本构模型的有效性.其次,开展了不同撞击角度、不同船舶航速下船舶高速撞击斜拉桥桥塔数值模拟,分析了桥塔损伤、碰撞力、桥塔位移、桥面位移、索力变化等方面的差异,并将碰撞力与国内外规范公式进行对比分析.再次,研究了30.0节(1节=0.5144 m/s)船速下桥塔瞬时倒塌过程及桥塔受损后持续荷载作用下倒塌机理.最后,为桥塔设计一种以FRP和橡胶为主要材料的防撞装置,模拟分析其在降低桥塔动力响应方面的防撞效果.结果表明:当船舶以高速撞击斜拉桥桥塔时,船桥碰撞整体动力响应随撞击角度和船舶航速增大而增大;采用一些国内外规范中的碰撞力公式偏于不安全;船桥碰撞后斜拉索索力迅速增大,靠近桥塔处索力变化率最大;船速为30.0节时,桥塔在碰撞后发生桥塔肢腿错位断裂的倒塌;船速为25.0节时,塔柱已有较大损伤破口,桥塔在遭受船舶碰撞后向碰撞侧倾斜,在重力及桥面荷载的持续作用下桥塔侧向位移逐渐增大而发生桥塔倒塌;设计的防撞装置能有效避免桥塔损伤,能削减碰撞力峰值、塔顶侧向位移、桥面位移及桥塔能量,同时保护斜拉桥与船舶.

关键词：船-桥碰撞数值模拟附加质量动力响应防撞装置

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驳船-圆柱碰撞的修正半波正弦荷载模型

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中国公路学报 2018年第8期31卷 82-93页

作者：王君杰刘慧杰尹海蛟同济大学桥梁工程系上海200092 青岛公路规划设计院有限公司山东青岛266100

为建立考虑冲击效应的船撞实用荷载模型,建立6艘不同吨位驳船的有限元精细化模型,采用驳船撞击刚性圆柱模型,通过数值仿真得到252条不同速度和不同径宽比下的撞击力时程原始样本。通过对样本的观察与分析,提出采用修正半波正弦函数作为... 详细信息

为建立考虑冲击效应的船撞实用荷载模型,建立6艘不同吨位驳船的有限元精细化模型,采用驳船撞击刚性圆柱模型,通过数值仿真得到252条不同速度和不同径宽比下的撞击力时程原始样本。通过对样本的观察与分析,提出采用修正半波正弦函数作为撞击力过程的近似荷载模型,并通过数理统计的方法确定具体模型参数,由此根据驳船吨位、撞击速度、撞击径宽比等因素直接确定撞击荷载曲线。基于简化模型推导过程,指出修正半波正弦荷载模型的3个误差来源,并以2座不同结构形式的桥梁为例进行动力反应计算分析。以驳船接触碰撞的动力响应为基准,分析简化荷载模型计算结果的准确性,并进一步讨论3个误差来源对荷载模型误差的贡献大小与误差机理。研究结果表明:模型参数取值的精度良好;2个算例的动力响应对比分析得出,提出的修正半波正弦荷载模型对于柔性及刚性的桥梁结构均有良好的整体计算精度,具有广泛的实际工程应用价值。

关键词：桥梁工程船-桥碰撞修正半波正弦函数驳船动力效应

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常泰长江大桥船撞抗力研究及安全性评估

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桥梁建设 2024年第3期54卷 78-84页

作者：张景峰荀非帆尹震君苑仁安方海长安大学公路学院陕西西安710064 江苏省交通工程建设局江苏南京210004 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056 南京工业大学土木工程学院江苏南京211816

为确保常泰长江大桥建设和服役安全,对大桥进行船撞抗力研究及安全性评估。采用单位荷载法计算各涉水下部结构船撞抗力及其船撞破坏控制模式;基于船-桥碰撞概率模型得到各墩碰撞概率,明确常泰长江大桥船撞风险等级,通过对比数值模拟和... 详细信息

为确保常泰长江大桥建设和服役安全,对大桥进行船撞抗力研究及安全性评估。采用单位荷载法计算各涉水下部结构船撞抗力及其船撞破坏控制模式;基于船-桥碰撞概率模型得到各墩碰撞概率,明确常泰长江大桥船撞风险等级,通过对比数值模拟和经验公式计算的船撞力,确定设防船型碰撞各下部结构船撞力;以船撞安全系数和实际防撞吨位为指标进行船撞安全评估。结果表明:1~4号墩船撞破坏模式均由碰撞截面抗剪强度控制,5号和6号塔船撞破坏模式均由基底地基竖向承载力控制;在目前船舶流量下全桥船舶年碰撞概率为1.58次/年,与同类桥梁相比船舶碰撞风险较低且处于安全可控水平,大桥孔跨布置和航道规划合理;全桥涉水下部结构船撞安全系数为1.10~6.54,各下部结构实际防撞吨位均大于相应设防船型吨位,常泰长江大桥涉水下部结构抗船撞性能满足要求。

关键词：桥梁工程船-桥碰撞船撞抗力控制模式碰撞概率船撞力安全性评估有限元法

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轮船-桥墩碰撞简化荷载模型

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振动与冲击 2019年第5期38卷 60-70页

作者：宋彦臣王君杰尹海蛟刘慧杰同济大学土木工程学院上海200092 青岛市公路规划设计院有限公司山东青岛266100

目前各国桥梁设计规范普遍将船舶撞击力处理为等效静力,忽略了冲击荷载引起的结构动力效应,为建立更加合理的实用荷载模型,建立了5艘轮船的有限元模型,采用正撞刚性墙模型,通过数值仿真获得了45条不同撞击速度下的撞击力时程样本。提出... 详细信息

目前各国桥梁设计规范普遍将船舶撞击力处理为等效静力,忽略了冲击荷载引起的结构动力效应,为建立更加合理的实用荷载模型,建立了5艘轮船的有限元模型,采用正撞刚性墙模型,通过数值仿真获得了45条不同撞击速度下的撞击力时程样本。提出采用修正半波正弦函数近似描述撞击力样本过程,通过数理统计确定了模型的实用参数。最后,以一座连续梁桥为例进行了接触碰撞反应分析与撞击力时程反应分析,并将修正半波正弦荷载模型的响应求解误差分为3类,分别讨论了3种误差对结构响应误差的贡献大小。算例分析结果表明,建立的轮船修正半波正弦荷载模型具有良好的求解精度,具有很好的工程实用价值。

关键词：船-桥碰撞轮船动力效应撞击力时程简化荷载模型

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船舶与桥墩撞击力-撞深关系概率模型

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中国公路学报 2014年第6期27卷 59-67页

作者：王君杰宋彦臣卜令涛同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为考虑船桥碰撞过程中荷载的随机性,进行了轮船撞击刚性墙的模拟计算。考虑到船舶结构的多样性,建立了9艘不同吨位和尺寸轮船的有限元模型,并以9种不同的速度撞击刚性墙,得到了81条船撞击力-撞深过程样本曲线。将样本曲线量纲一化,并采... 详细信息

为考虑船桥碰撞过程中荷载的随机性,进行了轮船撞击刚性墙的模拟计算。考虑到船舶结构的多样性,建立了9艘不同吨位和尺寸轮船的有限元模型,并以9种不同的速度撞击刚性墙,得到了81条船撞击力-撞深过程样本曲线。将样本曲线量纲一化,并采用21个离散点近似表示每条量纲一化曲线,在各离散点处对量纲一化撞击力进行了统计分析。通过对概率密度函数进行限界修正,建立了撞击力-撞深过程的概率统计模型,最后在统计意义上对概率模型的参数取值进行了讨论。研究结果表明:在各撞深处的量纲一化撞击力近似服从正态分布;限界修正方法消除了随机变量在数学意义与物理意义上的矛盾,提高了模型的适用性;所建立的概率模型在统计意义上与数值模拟获得的样本吻合良好。

关键词：桥梁工程概率模型数值模拟撞击力-撞深船-桥碰撞

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