地震作用下城市立交抗震挡防撞措施分析

为了明确地震作用下抗震挡前设置防撞装置对结构抗震性能的作用,通过非线性时程反应分析,应用接触单元对比了城市立交中抗震挡设置了防撞装置后的结构抗震性能。由有防撞装置单墩模型参数分析以及一联简支梁设置与不设置防撞装置模型的对比分析可知:防撞装置的最大容许变形量是防撞效果的重要控制参数,在抗震设计中应综合考虑结构碰撞刚度、防撞装置可以提供的变形量以及构造许可等因素。     

一种自浮式防撞装置的防船撞性能分析

通过数值模拟研究了松浦大桥上采用的自浮式防撞装置的防船撞性能,建立了1 000t轮船及自浮式防撞装置的精细化有限元模型,研究了自浮式防撞装置材料强度、滚滑组件个数、耗能钢筒屈服强度对自浮式防撞装置防船撞性能的影响。结果表明,自浮式防撞装置能延长撞击时间,显著削减撞击力峰值,同时,采用强度相对较低的材料、增加滚滑组件个数有利于进一步降低撞击力峰值,对于耗能筒屈服强度,存在一个最优值使得撞击力峰值最低。     

桥梁防船撞措施研究进展综述

近年来出现了一些光电预警主动防撞系统,以及复合材料的新型防撞装置。文中根据桥梁防撞装置的最新研究进展,介绍了主动防船撞系统的研究概况,重点对被动防撞装置进行了系统的分类和评述,分析了不同类型防撞装置的性能特点以及适用环境,提出了不同通航等级下,如何选择桥梁防撞装置的一些思路。     

绍兴曹娥江袍江大桥桥墩防撞分析与设计

介绍了绍兴曹娥江袍江大桥的工程特点,利用经验公式与有限元方法对船与桥墩碰撞过程进行了模拟仿真,说明设计桥墩防撞装置的必要性.提出设计摩擦桩式防撞装置以保护桥墩,并对该装置的结构、防撞效果、防撞方式进行了分析.     

2000MPa热成形车门防撞梁开发与性能研究

为了满足纯电动汽车车身的轻量化需求,采用新型2 000 MPa热成形钢替代传统22Mn B5进行车门防撞梁的轻量化设计。为验证2 000 MPa热成形车门防撞梁的应用可行性,采用LS-DYNA软件对整车进行侧面碰撞仿真分析,结果显示碰撞侵入量、侵入速度和关键零部件的塑性应变均符合设计要求。经热冲压仿真分析,2 000 MPa热成形车门防撞梁符合工艺要求,软模和硬模阶段研究了不同的加热设备和工艺参数对2 000 MPa热成形车门防撞梁组织和拉伸力学性能的影响,结果显示加热温度930℃,保温时间300 s和330 s,转移时间约12 s,可实现热成形后的抗拉强度≥2 000 MPa的性能目标。将前后车门防撞梁分别置于万能试验机上进行零件三点弯曲性能检测,结果显示前车门防撞梁三点弯峰值力大于25 k N,后车门防撞梁三点弯峰值力大于29 k N,远高于10.01 k N的设计目标值。经过2 000 MPa热成形车门防撞梁和车门内板的点焊工艺参数优化和连接设计优化,满足了前后车门系统的开闭耐久性能要求。在保证整车侧碰安全性能的情况下,2 000 MPa热成形车门防撞梁比采用传统22Mn B5质量减轻11.7%,实现显著的轻量化效果。     

钢-UHPC组合式防撞浮箱防撞性能研究

由于钢-橡胶组合式防撞浮箱被小型船舶撞击后防腐涂层易被破坏，引起箱体进水、防撞装置下沉等问题，因此多采用新型的钢-UHPC组合式防撞浮箱。为了解钢-UHPC组合式防撞浮箱防撞性能，采用数值模拟的方法，从船舶撞击速度以及角度2个方面探究钢-UHPC组合式防撞浮箱对削减桥墩受到撞击力的影响。结果表明：1)钢-UHPC组合式防撞装置具有良好的削减撞击力的能力，大约在30%～40%;2)该防撞装置对撞击力的削减在正撞下随速度增加而增强，在20°斜撞下随速度增加而减弱，但都能达到30%以上；3)大角度撞击下防撞装置对撞击力的削减效果十分明显，主要是由于该装置具有较好拨转船头效果。钢-UHPC组合式防撞浮箱在实际应用中具备良好的防撞性能，可起到保护桥墩、防止桥墩破坏的作用。     

预压式钢-橡胶组合断面防撞装置安装技术

桥梁防撞装置能有效减小桥梁船撞事故带来的危害，而其防撞性能的发挥则依赖于正确的安装方式。本文以池州长江大桥Z5-Z9墩的防撞装置为研究对象，对预压式钢-橡胶组合断面防撞装置安装的关键技术进行了研究。针对Z5主塔上的自浮式防撞装置和其他墩柱上的D型橡胶固定式护舷安装，分别组织安排了安装时设备、人员的进场顺序和详细操作步骤。最后总结出防撞装置安装的质量控制要点，为后续桥梁防撞设施的安装提供参考借鉴。     

武汉天兴洲公铁两用长江大桥1号墩防撞设计与分析

介绍天兴洲大桥的工程特点和设置防撞装置的必要性,提出适合该桥梁防撞要求的等截面桥墩防撞设施,并采用有限元方法对船与该防撞装置的碰撞过程进行了模拟,得出了桥梁设计所关心的技术指标,满足了设计要求。     

桥墩柔性防撞装置的内力分析

在计算技术不断发展的今天,大跨径桥梁结构的计算理论和建造技术得以不断完善。国内许多交通主干道的线路,设计了跨越大江、河流、海湾的大桥,也设计了跨越大陆与岛屿之间的大桥。同时,船舶运输行业迅猛发展,船舶交通繁忙,大吨位船只日益增多,撞击力大,一旦出现撞击事故,造成的经济损失将是巨大的,由此需要设置防撞装置。目前防撞装置的计算尚未成熟,直接影响了对防撞装置使用有效性的判定。该文仅对湛江海湾大桥主桥墩柔性吸能防撞装置的受力计算进行简单介绍,以供参考。     

独立桩防撞垫耐撞性拓扑优化设计

目前对独立桩(电线杆、树等路面固定物)专有的保护装置的研究还较少,现有设计一般只单方面考虑失控车辆或被撞击物的安全性。针对现有独立桩保护装置安全性不足的问题,设计了一种满足TB级(60 km/h)的保护独立桩的防撞垫。首先根据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013),并考虑城市道路行驶条件,选择1.5 t小客车作为碰撞车型,依次建立车辆-防撞垫正碰、斜碰和偏碰3种工况下的拓扑优化有限元模型;然后运用基于混合元胞自动机的耐撞性拓扑优化方法,对防撞垫进行耐撞性拓扑优化分析,获取了较为规则、合理的独立桩防撞垫的拓扑构型。利用正交试验设计方法对保护独立桩防撞垫进行优化设计,确定保护独立桩防撞垫的结构尺寸参数的最优组合。最后,对最优参数组合的防撞垫进行有限元仿真验证分析。结果表明,车辆撞击优化后的防撞垫,3种工况下的车辆质心加速度均小于20g,满足防撞垫安全性能评价标准要求;安装了防撞垫的独立桩受到的撞击力仅为没有安装防撞垫的独立桩受到的撞击力的1/3,能够大大降低独立桩断裂的风险。优化后的独立桩防撞垫结构尺寸较小,便于安装和使用,对于保护事故黑点、重要场景中的独立桩,保障乘员安全具有实用价值。     

钢-复合材料组合防撞装置在不同船舶撞击下的性能分析

为了解船-桥碰撞过程中组合防撞装置的防护能力,以东洲湘江大桥为背景,设计一种新型钢-复合材料组合防撞装置(由钢-复合材料迎撞面、复合材料分隔板、内部耗能填充材料和复合材料背撞面组成),采用LS_DYNA软件建立船-防撞装置-桥梁三者有限元模型,分析带球艏船舶、驳船不同水位撞击下有无防撞装置的桥墩结构响应。结果表明:未设防撞装置时,2类船舶撞击下结构响应均较大,相较于带球艏船舶,驳船撞击力峰值较大(10号墩撞击力峰值为17.53 MN);与低水位、平均水位相比,高水位撞击下结构响应较大。设置防撞装置后,带球艏船舶撞击力峰值平均减小30%,驳船撞击力峰值降幅可达54.2%,其他结构响应也明显降低。该防撞装置降低了桥墩结构响应和船舶损伤,具有较好的防撞能力。     

FCZ轮辐式桥墩防撞安全装置数值分析及性能评价

提出了一种新型柔性吸能防撞产品——FCZ轮辐式桥墩防撞安全装置,采用大型通用有限元软件Ls-Dyna,对设置FCZ装置后的桥墩,进行了汽车碰撞仿真建模和数值分析,并分别从构件级别和"车-桥墩碰撞系统",对防撞装置和桥墩进行了保护能力评价。由于桥墩受到车辆高速撞击的安全隐患巨大,专门就桥墩未设置保护措施进行了碰撞计算,与设置FCZ装置后的碰撞结果做了对比分析,验证了该装置的良好技术性能。     

耗能防撞装置在桥墩基底摇摆隔震中的性能研究

在桩基桥墩基底摇摆隔震中，提出一种增加柔性耗能防撞装置设计方案。当罕遇地震发生时，桥墩在与基础分离处发生摇摆，与设计的防撞装置发生碰撞，延长了系统的撞击时间，使撞击力下降。利用多个钢绳柔性防撞圈同期作用的动态有限元方法建立模型，对防护围刚度分三种情况进行讨论，发现在撞击防撞装置的过程中，前期为部分防撞圈发挥作用，后期为全部防撞圈发挥作用，且“同期作用历时”越短越好。分析结果表明，降低防撞构件的初始刚度，可延迟最大撞击时间，同时可减小最大的撞击压力。     

万州长江公路大桥防撞设施工程船撞工况研究

弧形水上升降式桥梁防撞装置为防止重庆万州长江公路大桥防船撞风险发生提供了有力保障,如何确定防撞设施工程船撞工况,是防撞设施设计的关键,对万州长江公路大桥防撞设施工程船撞工况进行了研究,给出了船撞工况的确定方法及结果,可供相关人员从事桥梁船撞设计时提供借鉴。     

长沙暮坪湘江特大桥主桥抗撞性能研究与防撞设计

为保证长沙暮坪湘江特大桥主桥船-桥碰撞安全性,对该桥进行了抗撞性能研究与防撞设计。采用LS-DYNA软件开展船-桥碰撞分析,确定设防船撞力;结合冲击谱近似方法确定设防船撞动力作用,计算桥墩动力需求与抗撞能力,评估结构安全性;针对主墩拱脚防护及过渡墩抗弯能力不足等问题,提出由UHPC面板、内置X型耗能钢板、EPS泡沫及D型防撞护舷等构成的钢-UHPC组合防撞设计方案,并开展防撞效果有限元分析。结果表明：除撞击力峰值外,最高水位工况下结构响应均大于最低水位工况;未设置防撞装置时主墩具有较好的抗撞能力,且有一定的安全富余,而过渡墩无法满足抗弯需求;主墩设置防撞装置能在1.5 s内将船舶侧撞速度降为0,有效地阻止了船舶侧向侵入,过渡墩防撞装置钢板厚10 mm时,撞击力峰值降低了35%,主要响应峰值降幅达40%～50%。     

基于失效概率的桥梁防船撞装置安全性评估

采用非线性有限元法模拟了船舶撞击桥梁防撞装置的动态过程,计算了防撞装置对桥墩的撞击力并分析其吸能效果。根据桥位、水文资料、通航船舶类型及数量等条件,分析了1 000t级通航船舶撞击桥梁的概率,对桥梁船撞倒塌概率公式进行了修改,计算了桥墩安装防撞装置后的倒塌概率;对目前国内外桥梁船舶撞击风险接受准则进行对比研究,选择了适合某跨江大桥的船撞风险值;采用安装防撞系统后桥梁的失效概率来评价防船撞钢套箱设计的合理性,为桥梁直接构造防船撞装置的设计提供安全评估参考。     

基于熵权TOPSIS法的CFRP防撞梁轻量化研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计。首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能。在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案。结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82%。     

桥墩抗船撞击性能研究

桥梁在船舶碰撞时受到的动力载荷和响应是复杂的动力非线性问题。首先阐述了船桥碰撞常用的研究方法,同时简要介绍了数值模拟方法的基本原理。用非线性有限元程序LS-DANA对一艘5万t实船与桥梁的碰撞过程进行了仿真分析,研究了有、无防撞装置对桥梁冲击性能的影响,结果表明柔性防撞装置既能保护桥墩又保护了船的安全,计算结果为工程设计提供了有价值的数据。     

集波浪发电和防撞功能于一体桥梁保护装置研究

针对常规波浪发电装置以及桥梁防撞装置的功能单一性,设计了一种集波浪发电和防撞功能于一体的新型桥梁保护装置。该装置主体外围结构为柔性防撞系统(复合材料自适应防撞套箱),波浪发电系统承载于柔性防撞系统硬件基础上。装置将吸收的波浪能通过动力输出系统转化为机械能,机械能再带动发电机发电。采用水动力学软件ANSYS-AQWA分析了水深20m、波高1m、波浪周期8s条件下装置的运动特点,并计算装置发电功率。结果表明:新型装置的垂荡运动幅值为0.5m,速度最大值为0.4m/s,加速度峰值为0.35m/s~2,波浪力最大值为1.74×10~6 N,平均发电功率为160.945kW,和现有振荡浮子式发电装置进行对比,在相同的截面面积下两者发电功率大致相同。     

基于机器学习的防撞梁低速碰撞性能预测研究

文章根据GB 17354-1998法规的试验工况,提出了一种基于机器学习的汽车防撞梁低速碰撞性能预测方法。通过将防撞梁的几何结构进行参数化表征,构建防撞梁几何结构数据集;结合几何参数和布置参数,构建简化的摆锤冲击工况,进而形成机器学习训练数据集。以摆锤对防撞梁的侵入量作为性能指标,采用三种预测模型进行侵入量的预测效果验证。结果表明,支持向量机模型和多层感知器模型表现出较高的预测精度,并在实际工况预测中取得了较好的结果。该方法可在整车开发中实施应用,能够大幅缩短防撞梁摆锤冲击性能的评估周期,同时可为几何结构的寻优提供帮助指导。