白鶴梁水下博物館廊道防撞方案可行性研究.pdf

1、白鶴梁水下博物館廊道在三峽水庫蓄水后存在較大船撞風(fēng)險。本文結(jié)合白鶴梁博物館防撞斜坡廊道防撞裝置建設(shè)相關(guān)課題，針對拱形自浮式防撞裝置和雙平臺框架式防撞裝置兩種防撞方案進(jìn)行可行性研究，分別計算了兩種防撞裝置的防撞效果和防撞裝置設(shè)立后對水流條件影響。通過對兩種方案的計算結(jié)果分析，選擇一種較優(yōu)的防撞方案。本文研究的主要工作和結(jié)論如下:
　　首先通過三維有限元仿真方法，采用ABAQUS/Explicit動力分析模塊對兩種防撞裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)受

2、力特性和防撞效果的計算分析。計算結(jié)果表明:采用C30混凝土材料的雙平臺框架式防撞裝置在各種工況下均有破壞，迎撞的樁和縱橫撐都出現(xiàn)較大變形，混凝土材料抗拉和抗壓強(qiáng)度均超過C30混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值。采用Q420鋼板材料的拱形自浮式防撞裝置由于柔性較好，在撞擊時會產(chǎn)生一定的位移量，大部分工況碰撞區(qū)域產(chǎn)生彈性變形，僅5000t船舶在撞擊距離拱頂2/8處會出現(xiàn)小部分塑性變形，整體結(jié)構(gòu)安全可靠，滿足防撞要求。同時，防撞裝置的弧形形狀有利于撥開船頭，使

3、船舶駛離危險碰撞區(qū)域。拱形自浮式防撞方案在防撞效果上優(yōu)于雙平臺框架式防撞裝置，能夠?qū)π逼吕鹊榔鸬椒雷脖Ｗo(hù)作用。
　　其次通過三維計算流體力學(xué)方法，采用ANSYS FLUENT模擬兩種防撞裝置設(shè)立后對其周圍水流條件影響。計算結(jié)果表明:雙平臺框架式防撞裝置具有架空式結(jié)構(gòu)，對下游流態(tài)影響較小，但是對流速影響較大，靠岸側(cè)流速比同一斷面的靠近河心部分流速小，產(chǎn)生壅水高度較高。拱形自浮式防撞裝置由于采用半包圍和浮式結(jié)構(gòu)型式，設(shè)立后僅在防撞帶外

4、側(cè)使得表面流速增大，對防撞裝置下游一側(cè)流態(tài)影響較小，產(chǎn)生的壅水高度較低。
　　最后，在結(jié)構(gòu)和流體計算結(jié)果基礎(chǔ)上，分析了兩種防撞裝置應(yīng)用于白鶴梁博物館斜坡廊道的可行性。通過極限撞擊角度分析發(fā)現(xiàn)，雙平臺框架式防撞裝置在三種水位下仍然存在船舶撞擊下游斜坡廊道的風(fēng)險，自浮式拱形防撞裝置能夠全方位保護(hù)斜坡廊道。雙平臺框架式防撞裝置在中低水位時，混凝土樁則露出在水面，樁桿林立，影響博物館整體風(fēng)景效果。自浮式拱形防撞裝置的防撞帶和浮筒通過自身浮