基于剛度匹配的橋梁防撞設施設計方法研究.pdf

1、本文在前人的研究基礎(chǔ)上，借助有限元分析軟件對船撞橋的動力響應進行了研究，將船、防撞設施、橋墩三者作為一個系統(tǒng)來分析，提出了基于“系統(tǒng)剛度”的簡化動力分析方法,考慮防撞設施的剛度取值對船撞力的影響，從而得到不同防撞設施的合理剛度區(qū)間。同時提出基于“剛度匹配”的思想進行防撞設施的設計，并以實際工程項目為依托對防撞設施的性能進行了驗證，所得主要研究成果如下:
　　①計算統(tǒng)計了我國內(nèi)河常見的800DWT～5000DWT船舶的等效剛度，得出

2、船艏剛度的數(shù)量級為104kN/m;計算統(tǒng)計了不同結(jié)構(gòu)類型的橋墩剛度，得出橋墩等效剛度的數(shù)量級為106kN/m。
　?、诹⒆阌诂F(xiàn)有簡化分析模型，首次將防撞設施考慮進來，將船、防撞設施、橋三者作為一個系統(tǒng)，構(gòu)建了基于系統(tǒng)剛度的簡化分析模型，得到了不同船舶與防撞設施在不同剛度比下船撞力折減率變化曲線、防撞設施壓縮率變化曲線，初步確定了防撞設施合理剛度范圍并提出了基于“系統(tǒng)剛度”的船撞力簡化計算公式。
　　③提出基于“剛度匹配”的思

3、想設計不同結(jié)構(gòu)形式的防撞設施，通過擬靜力數(shù)值模擬確定了各防撞設施的壓縮剛度。其中復合材料護舷壓縮剛度約為0.345×104 kN/m，復合材料套箱壓縮剛度約為0.546×104kN/m;鋼套箱壓縮剛度約為1.83×104kN/m;橡膠護舷壓縮剛度約為0.128×103kN/m。
　?、軐Ω鞣雷苍O施的緩沖吸能性能進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)在相同的計算工況下，鋼套箱折減船撞力9.4％;復合材料套箱折減船撞力39.6％，復合材料護舷折減船撞力

4、45％;橡膠護舷被完全壓潰。
　?、萃ㄟ^對計算結(jié)果統(tǒng)計分析，得出了防撞設施剛度與船艏剛度之比的合理區(qū)間，其中橡膠護舷剛度與船艏剛度比大致為λ≤0.3，復合材料防撞設施剛度比大致為0.3≤λ≤0.8，鋼套箱剛度比大致為0.8≤λ≤2，此結(jié)論可在防撞設計時作為參考。
　?、抟劳兴拇o州長江大橋防撞保護工程設計項目，對該橋進行了防撞保護設計，并進行了數(shù)值仿真分析。結(jié)果表明弧形復合材料防撞護舷能折減船撞力20％左右，復合材料套箱能折