船舶在失控狀態(tài)下撞擊高樁碼頭結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、高樁碼頭已經(jīng)逐漸成為國內(nèi)外港口主要結(jié)構(gòu)形式，其具有結(jié)構(gòu)輕，對(duì)波浪反射能力小，可以承受大的載荷，適合于軟土地基基礎(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，但是它也有不足之處，容易被破壞，破壞之后很難再進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)耐久性也比較差，抵抗地震的能力也相對(duì)較弱。隨著航運(yùn)業(yè)的迅速發(fā)展，高樁碼頭逐漸開始向大型化、深水化進(jìn)軍，從而對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，然而，碼頭營運(yùn)期間最主要的水平力是船舶的撞擊力，因此，本文在考慮船舶失控撞擊的基礎(chǔ)上對(duì)高樁碼頭結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行研究

2、，以期為港口碼頭未來發(fā)展提供一定的科學(xué)指導(dǎo)。
　　高樁碼頭的動(dòng)力響應(yīng)研究屬于典型的流-固耦合問題，目前為了計(jì)算的方便，對(duì)該問題的分析通常會(huì)忽略結(jié)構(gòu)周圍水體對(duì)它的影響，但實(shí)際上高樁碼頭是在有水的環(huán)境中工作的，它實(shí)際的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)往往會(huì)和無水條件下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)具有一定的差別。本文為了更符合實(shí)際情況，首先，在考慮水體和結(jié)構(gòu)之間的流-固耦合效應(yīng)的基礎(chǔ)上，對(duì)高樁碼頭在有水和無水工況下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比研究，分析比較忽略水體影響與考慮水體影

3、響下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，研究水體存在對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響；其次，在考慮流體對(duì)結(jié)構(gòu)影響的基礎(chǔ)上，采用流-固耦合法建立碰撞的有限元模型，在船舶失控的條件下利用 ANSYS/LS-DYNA對(duì)船舶失控撞擊高樁碼頭結(jié)構(gòu)的過程進(jìn)行數(shù)值仿真分析；最后，分別對(duì)撞擊過程中能量轉(zhuǎn)化，撞擊力的變化趨勢(shì)，撞擊某一時(shí)刻碼頭結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，撞擊過程中高樁碼頭結(jié)構(gòu)的位移、速度、加速度的變化以及撞擊結(jié)束后碼頭結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)進(jìn)行分析。最終得出結(jié)論如下：
　　1.通過對(duì)高樁

4、碼頭在有水和無水工況下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，水對(duì)結(jié)構(gòu)自振頻率有一定影響，隨著結(jié)構(gòu)頻率的逐漸增大，水體對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性影響也會(huì)逐漸增大。
　　2.本文對(duì)碰撞的模擬能夠真實(shí)的再現(xiàn)船舶在失控狀態(tài)下撞擊碼頭結(jié)構(gòu)全過程，當(dāng)失控船舶運(yùn)動(dòng)到與碼頭相互接觸時(shí)，接觸區(qū)會(huì)產(chǎn)生巨大應(yīng)力，船首和碼頭就開始產(chǎn)生變形并且吸收了大量撞擊能量，之后碼頭在船舶撞擊力作用下在空間中緩慢振動(dòng)，同時(shí)由于水體以及結(jié)構(gòu)自身阻尼的存在，會(huì)使得結(jié)構(gòu)振動(dòng)幅度慢慢降低直至停止運(yùn)