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船舶与大跨度斜拉桥碰撞的有限元数值模拟

发布时间:2018-01-22 12:59

  本文关键词: 斜拉桥 船桥碰撞 撞击力 撞击角度 受损状况 结构响应 数值模拟 有限元法 出处:《桥梁建设》2016年05期  论文类型:期刊论文


【摘要】:为研究船舶与大跨度斜拉桥碰撞过程中桥梁撞击位置的受损状况及结构响应,以安徽省望东长江公路大桥为背景,采用非线性动力分析有限元软件LS-DYNA进行数值仿真分析。结合桥址处的水文、地质条件,综合考虑斜拉索拉力、桥面刚度、土对桩的约束和全桥结构自重等因素,建立船桥碰撞的整船整桥计算模型,分析在16.5m高水位时,10 000t的大型船舶分别以正撞击和偏45°斜撞击大桥的撞击过程。结果表明:船舶撞击力随船艏阻抗系数的增大而增大;撞击力随撞击角度变化,在最不利工况下,正撞击的撞击力峰值高出偏45°撞击力峰值的1倍多;船艏与桥塔的损伤随撞击角度变化;桥塔整体刚度足够大,但船艏对桥塔表面混凝土造成严重破坏,影响桥塔整体结构的正常使用和耐久性。
[Abstract]:In order to study the damage condition and structural response of the bridge impact position during the collision between the ship and the long-span cable-stayed bridge, this paper takes Wangdong Yangtze River Highway Bridge in Anhui Province as the background. The nonlinear dynamic analysis finite element software LS-DYNA is used to carry out the numerical simulation analysis. Combined with the hydrological and geological conditions of the bridge site, the cable-stayed cable tension and the bridge deck stiffness are considered synthetically. The calculation model of the whole ship bridge collision is established by the soil constraint on the pile and the weight of the whole bridge structure, and the calculation model of the whole ship bridge is analyzed at 16.5m high water level. The collision process of 10000t large ships with positive impact and deviation of 45 掳oblique impact on the bridge shows that the collision force increases with the increase of the bow impedance coefficient. The impact force varies with the impact angle. Under the most unfavorable conditions, the peak value of the impact force in the positive impact is more than 1 times higher than the peak value of the biased impact force of 45 掳. The damage of bow and tower varies with the impact angle. The overall stiffness of the tower is large enough, but the ship bow causes serious damage to the concrete on the surface of the tower, which affects the normal use and durability of the whole structure of the tower.
【作者单位】: 合肥工业大学土木与水利工程学院;
【基金】:国家自然科学基金项目(11172087)~~
【分类号】:U447;U448.27
【正文快照】: 1引言桥梁防撞设计一直是桥梁设计中的重要部分。目前,国内外规范中有多种船舶撞击力计算公式[1-2],但各类规范公式之间具有差异且无法针对具体桥梁提供防撞设计指导,也无法得到大桥撞击位置的详细损伤程度和撞击对整桥的具体影响。随着非线性有限元分析的不断发展和完善,数值

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