600吨级船首部碰撞与结构响应研究

利用显式非线性有限元动态分析技术,对600吨船首部区域结构的碰撞特性进行了数值仿真研究。首先,采用流固耦合法对船舶碰撞的整个过程进行真实有效的仿真,获得被撞船的损伤变形、碰撞速度和碰撞力的时序结果。然后,采用附加质量法研究船首结构耐撞性能,对其结果进行比较。在此基础上,进一步考察了撞击参数(速度、角度等)对被撞船首部区域结构碰撞特性的影响。     

基于船撞桥墩有限元数值仿真分析

以赣江某跨桥梁为研究对象,利用有限元软件ANSYS进行船桥碰撞建模分析,研究船舶以不同的速度及质量撞击桥墩的动态响应。结果表明:桥墩的被撞区和桥墩底部属于危险区域,在该区域内应力在极短的时间内迅速增大,而船舶的最大应力发生在碰撞区和船艏拐角处,尤其是船艏碰撞处迅速产生巨大的变形;随着船舶航行速度及载重量的不断增大,撞击力增长的速度、最大值以及船舶和桥墩的应力均明显增大,但不成线性或倍数增加。     

基于非线性有限元的桥梁船撞分析与撞击力研究

桥梁船撞通常造成很大的风险,其撞击过程是一个复杂瞬态动力过程,现行规范将这种冲击作用以等效静态力的形式施加到桥梁结构上,计算撞击效应。基于一座内河航道上施工中的桥梁受到船只撞击,计入几何和材料非线性,分析其撞击力和撞击损伤效应。并对比研究不同初速度下的数值分析结果、不同规范的等效静力及其与撞击速度的关系,探讨桥梁船撞作用力。在此基础上,讨论了内河航道船舶等效撞击力,在现有规范下,建议了桥梁设计撞击力的参照公式。     

江津中渡长江大桥船桥碰撞力的计算和分析

结合拟建江津中渡长江大桥桥墩船撞力计算,对船舶撞击速度、角度的选取及影响进行了探讨;分别运用国内外现行的规范公式、经验公式及有限元模拟方法,对3 000 t、5 000 t级船舶撞击桥墩的碰撞力进行了计算对比。结果表明:我国现行公路和铁路规范公式计算结果偏小,美国AASHTO规范公式、修正沃辛公式与有限元计算结果基本一致。     

船舶与钢管板桩码头碰撞仿真分析

以卡西姆国际集装箱码头的真实资料为基础,选取主要技术参数在hypermesh软件中建立完整的船舶与码头碰撞耦合模型．通过显示动力分析软件LS—DYNA的计算,得出了船舶与钢管板桩混合码头碰撞过程以及码头的破损过程,观测与分析码头结构系统在不同碰撞速度下的撞击响应．结合码头结构破坏等级及分类,对码头实际的防撞能力做出科学评估,并就码头的撞损情况提出修复建议．     

船-桥墩防护装置碰撞中的影响因素研究

在研究船-桥墩防护装置碰撞机理魄基础上，结合实例探讨了碰撞问题中的诸多因素（如碰撞位置、防护装置的结构尺寸以及碰撞速度等的变化）对防护装置抗撞性能的影响，并据此对桥墩防护装置提出了改进意见：通过仿真计算，改进防护装置的板厚以及板上筋的结构尺寸；在防护装置的内围壁与桥墩之间放置橡胶吸能元件或在防护装置的外围壁安装橡胶护舷件，以加强防护装置的吸能作用。     

接触面对驳船撞击桥墩动力响应的影响

碰撞接触面形式对驳船撞击桥墩的动力响应存在影响。利用有限元分析方法,研究了驳船与桥墩分别以平面接触和弧面接触碰撞时的撞击力及撞深规律,讨论了碰撞响应差异的力学机理,分析了不同接触形式下桥墩结构的碰撞动力响应;根据驳船撞击作用下桥墩的最大动力响应等效原则,提出了可供桥墩设计所用的等效撞击力。结果表明:驳船撞击桥墩时呈现明显的瞬时弹性碰撞和后期非弹性碰撞2个阶段,碰撞接触面尺寸和形状对驳船撞击桥墩的弹性和非弹性碰撞响应均存在显著影响,最大撞击力不一定能直接作为桥墩的设计依据,而等效撞击力可以作为桥墩的设计参考值。     

可拆卸式船桥的碰撞防护装置研究

文章借助ANSYS/LS-DYNA软件对船与防护装置之间的碰撞进行动态仿真模拟,研究了碰撞过程中撞击船与防护装置之间碰撞力的变化、结构的损伤变形和能量转换等内容.在碰撞损伤后损毁的构件可以拆卸更换,未损坏部分可继续服役使用,提高了船桥结构的耐冲击性能,对提高船桥碰撞性能有一定指导性意义     

角钢支承钢管架防撞设施的性能分析

为猎德大桥9#墩设计了角钢支承钢管架防撞设施.根据显式瞬态非线性有限元分析技术,考虑了碰撞中的材料非线性、几何非线性、接触非线性、运动非线性以及它们之间相互耦合的特性,用ANSYS/LS-DYNA软件建立了包含9#墩防撞设施和碰撞船的有限元数值仿真模型.仿真结果反映了角钢支承钢管架防撞结构的基本性能,碰撞的整个时间历程得以全面的模拟实现.获得了角钢和钢管不同参数变化的情况下防撞设施撞深、撞击力及吸能等参数的变化情况.从总体上说,撞深随着撞击力的增加而增加,防撞装置在抵抗撞击时,钢管起到主要吸能的作用,角钢的吸能值约为钢管的1/5.在设计时,钢管的直径不必设计得过大,角钢的尺寸设计应以撞深的要求为基础.     

城轨列车虚拟碰撞研究

以城市轨道车辆为研究对象,建立一列出口沙特城轨车的适用于高度非线性碰撞的有限元模型,结合碰撞的实际工况,对十二节编组列车满载时以20 km/h撞刚性墙进行碰撞仿真,分析整列车在碰撞时的车体头部以及两车连挂处产生塑性变形的程度,车与车之间的吸能情况,从而寻找车间的撞击力、撞击作用时间、以及各车的速度、加速度等一系列参数的...     

船桥碰撞结构损伤及船撞力影响因素分析

随着交通运输业迅速发展,船舶航线越来越密集,跨江、跨海大桥数量逐年上升,发生船桥碰撞事故概率增加.采用非线性有限元仿真方法,对6600DWT直立艏货船和方形桥墩碰撞过程进行数值模拟,研究船桥碰撞能量转换关系,分析船舶航速、船艏撞深、船舶应力应变等船舶结构动力响应随时间变化规律.选取船舶航速、船舶载况、碰撞角度、横向偏移距、桥墩截面形式5个因素,设置多组工况,分别研究各因素对船桥碰撞力及碰撞接触时间的影响.研究结果表明:船桥碰撞事故造成船舶碰撞接触区域出现明显塑性变形,其撞击力与船舶航速和载重呈正相关,而与碰撞角度和横向偏移距呈负相关,且与桥墩截面形式存在一定相关性.研究结果再现了船桥碰撞发生全过程,揭示出船桥碰撞损伤局部性以及各因素影响下的船撞力差异.     

基于能量的船桥碰撞力计算方法

以有限元分析为基础,对1万t级的船舶分别采用不同的撞击速度对桥梁进行正撞分析,得到最大正撞力.采用回归分析方法,比较了船舶初始动量与最大正撞力、初始动能与最大撞击力之间的关系,得到相应的计算公式.与AASHTO公式、修正的G.Wosion公式进行了比较和误差分析,结果表明,基于能量的桥梁船撞力计算方法能很好地计算出船撞力,且误较小.同时,该方法的计算结果很好地反映了船舶初始动能与撞击力之间的关系,并且形式简单,计算方便.     

安庆长江铁路大桥防船撞研究

根据美国阿肯色河桥和广东九江大桥船撞非通航孔桥墩时的速度,质疑美国公路桥梁设计规范中"船偏离航线速度正比下降"的方法。符合实际地总结出"失舵不失速"的工况,结合安庆铁路桥的防撞研究,对船撞桥速度的选取、船撞力和需设防桥墩数目的确定提出了见解,并对防撞方案进行了探讨。     

嘉绍大桥船撞风险评估研究

阐述了美国AASHTO 指南中船桥碰撞事故的风险评估方法。结合嘉绍大桥,根据AASHTO 指南方法对嘉绍大桥的船撞概率进行了计算,对嘉绍大桥运营期的船撞风险进行了评估。计算结果表明,嘉绍大桥船撞风险水平偏高,提出了降低嘉绍大桥船撞风险的措施。     

桥墩主动防船撞系统的研究

为确保桥梁水域桥墩安全与船舶通航安全,通过对长江水域船舶通航环境与水域安全现状以及船撞桥事故统计分析,提出开展桥墩主动防船撞系统研究的必要性。利用船舶操纵理论与船间水动力干扰相关理论,建立了船间临界失控水动力干扰模型,并据此建立了桥墩主动防船撞系统,将桥墩由被动结构防船撞转变为非结构主动防船撞,并在此基础上开发出了桥墩主动防船撞系统原型。创新之处在于,首次利用船舶操纵理论与船间水动力干扰相关理论,建立了船间临界失控水动力干扰模型,首次将桥墩的被动防撞转变为桥墩主动防撞,并开发出桥墩主动防船撞系统原型。     

环保型浮式柔性防撞装置试验与数值仿真研究

环保型浮式柔性防撞装置是一种新型的比强度、比刚度大和比吸能高的复合材料防撞结构.文中对其进行了4种不同工况下的碰撞试验,对比了有无防撞装置和不同撞击速度条件下的撞击力、撞击加速度、动位移等碰撞动力效应,研究了防撞装置的缓冲消能效果;对应进行了4种不同工况下的数值仿真研究.试验研究结果与仿真结果均表明该防撞装置的缓冲消能效果良好.     

斜拉桥船撞荷载下静动力响应对比分析

采用船撞动力时程最大值、峰值范围内的局部平均值及全局平均值,作为船撞等效静力荷载对斜拉桥进行船撞静力分析,将结构静力响应与船撞动力响应进行对比分析。结果表明:斜拉桥结构位移响应、内力响应差别较大。建议针对存在船撞问题的斜拉桥,在设计时船撞分析尽量采用动力分析方法,以便得到更为真实的结构内力和位移响应。     

重型车辆撞击下桥墩碰撞力简化模型

为了探究钢筋混凝土桥墩在重型车辆撞击下的安全性能, 建立了重型车辆-桥墩碰撞精细有限元模型, 研究了撞击速度、桥墩直径、上部结构边界条件和货物高度对桥墩破坏模式和内力分布的影响; 分析了不同工况下的车辆碰撞力特征, 并基于车辆初始动能耗散特点提出了碰撞力简化模型。分析结果表明: 重型车辆碰撞过程可以分为保险杠、发动机和货物撞击桥墩3个阶段, 碰撞力在前2个阶段主要集中在0.9 m高度处, 而在第3个阶段主要分布在2.7 m高度处; 在重型车辆撞击下, 不仅桥墩端部会出现严重损伤, 碰撞部位附近也可能发生严重的局部冲剪破坏; 由于忽略了碰撞荷载的动力效应和车辆与桥墩的耦合作用, 采用《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) 中建议的等效静力设计方法难以获得桥墩的实际撞击响应; 撞击速度对桥墩内力和碰撞力的影响最显著, 货物高度的不同会改变碰撞力的空间分布, 但不会影响桥墩的最大内力响应; 重型车辆的初始动能存在6.5 MJ的阈值, 当初始动能小于该阈值时, 车辆发动机和保险杠的碰撞作用对桥墩动力响应起主导作用, 反之, 后部货物的碰撞作用控制碰撞力峰值; 碰撞力简化模型和精细车辆模型预测所得桥墩最大内力响应的相对误差在8%以内, 且计算耗时从6~7 h缩短到4 min。      

黄海大桥受船撞概率分析

黄海大桥为南通港洋口港区近期人工岛连接临港工业区唯一的陆上交通要道,桥位处近6km的滩涂养殖区存在大量的养殖船舶,以及当地渔民出海捕鱼的船舶,大桥建成后存在被船舶撞击的风险,通过实地调查分析,综合国内外船撞桥数学模型的特点,本文采用以AASHTO模型为基础并结合实际调查资料对黄海大桥船撞桥概率进行研究分析,研究结论对进一步评估该桥存在的风险提供依据。     

斜拉桥船撞荷载下静动力响应对比分析

采用船撞动力时程最大值、峰值范围内的局部平均值及全局平均值,作为船撞等效静力荷载对斜拉桥进行船撞静力分析,将结构静力响应与船撞动力响应进行对比分析.结果表明:斜拉桥结构位移响应、内力响应差别较大.建议针对存在船撞问题的斜拉桥,在设计时船撞分析尽量采用动力分析方法,以便得到更为真实的结构内力和位移响应.