内河航道桥梁船撞时船体最大变形量研究

目前在桥梁船撞防护的专项设计或船撞力专题研究中,对船舶撞击力的研究和桥梁在船舶撞击作用下的响应关注较多,而对船体最大变形量的研究较少。基于ANSYSLS-DYNA软件,对4种不同载质量的内河代表船舶在3种航速、2种碰撞角度下撞击4种墩型的船撞工况进行数值模拟,提取船体最大变形量,并分析船体最大变形量与船舶载质量、撞击速度、桥墩类型及撞击角度的关联性,同时与经验公式做对比。研究结果表明,撞击速度及撞击角度是船体最大变形量的主要控制因素,桥墩类型与之关系不明显。     

桥墩防撞设计中对驳船队撞墩的分析和处理

驳船队比较宽、比较长,再加上操纵不灵便,在桥梁设计开始阶段,对桥型、通航宽度和撞上概率等三方面对它及早考虑是应该的。但是,由于驳船的使用日渐减少,驳船队一撞就散,撞击力比较小,因此驳船队的撞击力不成为撞塌桥墩的控制因素。本文从驳船队连接特点出发,求出两边驳船对被撞驳船的附加力;并从冲击动力学的理论出发,计算出后面驳船对被撞驳船压力峰值与第一撞击力峰值的时间差,说明叠加之后远小于该航道上相当载重量的单船的撞击力。所以,计算航行船舶对桥墩的撞击力时,主要应该考虑单体船。因此也对我国公路桥梁设计规范源出于驳船队的规定和美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)的指南中关于驳船队的研究,进行了讨论。     

计算船撞力选择撞击速度时考虑墩位流速的方法

进行桥墩防撞设计时,船舶撞击速度是计算船撞力的重要参数之一,它直接影响到船撞力的大小和桥梁的设防标准。本文在分析各国船舶撞击桥墩的速度选取方法的基础上,研究了实际发生船撞时的速度和船舶偏航时船撞速度沿横向的变化趋势,指出了目前世界各国使用的5种方法存在的不足,提出了考虑船撞速度沿桥轴线方向的分布及船舶意外失速等因素综合影响下的撞击速度的计算方法。通过在安庆长江铁路大桥船撞研究中的应用实例,说明按照各桥墩所在位置选取的不同撞击速度计算船撞力的方法较为合理,可作为防船撞研究和设计的参考。     

AASHTO概率模型在船桥碰撞风险评估中的应用

近年来随着航道等级的提升,设计通航船舶尺度增大,要求的通航净空尺度增加,桥区通航水域条件发生显著变化。桥梁存在船撞风险,需对船撞桥梁风险实施评估、为实施防撞设施工程提供依据。国内外因船舶撞击而导致桥梁垮塌或严重破坏的事故逐渐增多,平均每年就有一座大型桥梁因为船舶撞击而遭受严重破坏甚至倒塌。北江航道乌石至三水河口航段经整治由Ⅳ级提升为Ⅲ级后,桥梁存在船撞风险。以船撞桥概率模型(AASHTO)为研究方法,分析了整治河段清远北江二桥参数对船撞桥概率的影响,计算了船舶撞击桥梁各涉水桥墩的年撞击概率,确定了存在较大船撞风险的桥梁与涉水桥墩,建立了船撞桥损伤概率模型,分析桥梁各部位抗撞能力、桥梁各部位船舶撞击力及各部位的年撞击频率,得出通航孔桥墩的年撞击倒塌频率。     

基于非线性有限元与经验公式的船舶撞击力计算对比分析

船舶撞击桥梁的船撞力计算是目前大桥设计中的重难点,本文根据武汉二桥所处航道、通航船舶特点、桥区水文条件、桥梁几何参数,结合大桥桥墩(塔)实际设计船撞力,采用经验公式和非线性有限元两种方法计算船撞力并进行对比分析,从而比较两种方法的计算结果差异。在算例中,通过对计算结果进行分析对比,证明两种方法都能较好的计算船舶撞击力,从而为设计提供依据。     

京港澳高速沙河大桥桥墩抗船撞能力评估及防撞设施方案研究

随着河南省沙颍河逍遥至漯河段航运开发工程的推进,航道通航等级提升为IV级,通航船舶吨位和数量的增多对既有桥梁的安全构成严重的影响。本文以京港澳高速沙河大桥3#-4#桥墩为研究对象,通过瞬态动力学防撞分析,确定大桥设防船撞力为4.6MN。进而根据相关设计规范,通过核算桥墩截面实际能承受的水平撞击力,确定了该大桥在500吨级船舶撞击下自身抗撞能力不足。根据桥墩结构和通航桥区情况,设计了自浮式钢覆复合材料防撞设施,通过有限元防撞校核表明,安装防撞设施后船舶撞击力下降至3.4MN,可有效提高桥墩自身抗撞能力,从而有效保证桥墩结构安全。     

船舶货舱区侧撞桥墩有限元仿真分析

当船舶横穿水道、失控漂移或者船舶规避正面碰撞等情况下,船舶将有可能与桥墩发生侧撞.由于侧撞时船体附连水质量较大,舷侧与桥墩接触面积也很大,故其对桥梁的撞击危害是不容忽视的.本文以某大型跨江桥梁工程为背景,应用非线性有限元软件MSC.Dytran,选取3000DWT油船在3.0 m/s的失控速度下,船舶货舱区侧撞桥梁墩身的有限元仿真试验,并且分析了不同偏心距条件下撞击力和能量的演变过程.仿真试验表明,在同等条件下船舶侧撞的危害不亚于船首正撞.同时,建议将初始侧撞击力控制在足够安全的范围内,而通过增设桥墩的防撞保护装置能实现这一目标.     

甬舟铁路桥梁防船撞设施设计及应用

为防止发生船舶与铁路桥梁碰撞事故,提升铁路桥梁的安全性,以甬舟铁路桥梁为例,开展防船撞设施设计。阐述铁路桥梁防船撞理论、相关设施的发展现状和甬舟铁路桥梁的概况,通过数值模拟方法分析不同类型船舶与桥梁碰撞的撞击力,在此基础上开展主动和被动防撞设施设计,得到甬舟铁路桥梁防船撞设施设计方案。实践结果表明,该防船撞设施设计方案能提升桥梁的整体安全性,降低船舶撞击对桥梁造成的损伤。该研究可供同类型桥梁的防护设施设计参考。     

桥梁上部结构防船撞研究

船舶撞击桥梁上部结构是船撞桥事故模式之一,其撞击特性与撞击桥墩特性相比有所不同。现着重研究了船舶撞击桥梁上部结构的风险分析、撞击力、防撞保护等技术问题,并提出设置警示设施、AIS系统建设、拦截、红外线监测、警戒等防护措施,供通航安全部门参考。     

楔形首撞击下船体双壳结构的耐撞性研究

船舶遭受其他船船舶撞击会引起严重的后果,典型撞击船船首形式有球鼻首和楔形首,而目前对楔形首撞击下船体结构的耐撞性研究涉及较少。此外,双壳船体结构形式可提升船舶的碰撞安全性。因此,本文开展楔形首撞击下船体双壳结构的耐撞性研究。设计了双壳结构模型试件和楔形首撞头,开展了准静态压载试验。同时开展数值模拟,准确模拟了双壳结构完整损伤过程的撞击力-撞深曲线和最终破坏形式。研究结果表明:楔形首撞击下双壳结构外壳板和内壳板的损伤模式有区别;与内壳板相比,外壳板因撕裂作用能吸收更多的能量;外壳板与隔板间的耦合作用较小。本文研究成果可为船体双壳结构的耐撞性设计和评估提供技术支持。     

沪通铁路长江大桥工程河段航道条件及桥墩布置方案

沪通铁路长江大桥选址在澄通河段中段南通水道进口处,该航段为Ⅰ级航道,此河段由于横港沙及通州沙等影响,河道变化复杂,深泓易摆动,并且桥区河段深水航道稳定对沿江经济发展至关重要,因此桥墩布置方案必须结合深水航道上延需求,充分考虑航道条件变化及通航要求。在充分考虑水文、河床演变、航道条件、航运等因素的基础上,合理布置桥墩方案,以最大限度满足通航要求。     

铁路桥墩裂缝加固设计和有限元分析

分析了某铁路桥桥墩开裂的原因,提出了对深度超过桥墩钢筋保护层厚度的裂缝．先采用深层压浆,再对表面开槽。并采用加固型混凝土进行置换的加固设计方案,并采用通用有限元软件ANSYS11．0对该桥20号墩的加固设计进行了有限元模拟分析。     

公路桥梁高墩施工阶段动力特性分析

以国道209线和林格尔至清水河一级公路贾家湾大桥单支空心薄壁高墩施工为背景,通过变分原理推导了结构动力学方程和以有限元为基础的有限自由度的运动微分方程组。借助大型有限元软件MIDAS,并根据单支空心薄壁墩施工过程,建立了空心薄壁墩施工阶段的动力特性有限元计算模型,通过13个模型的计算,分别得到了每一个模型的前5阶固有频率和振型。通过分析各模型的动力参数,找到了一些对单支空心薄壁墩施工的影响因素。     

桥墩紊流宽度的试验研究

由于我国现行的《内河通航标准》(GB50139-2004)中,没有桥墩紊流宽度的计算方法,桥梁设计人员为了保证船舶航行安全,通常将桥梁跨度加大,这样既增加了结构设计的难度,又增加了工程的投资。通过水槽定床和动床试验,分析了行近流速、行近水深、来流角度、桥墩尺寸、桥墩墩型、桥墩冲刷等因素对桥墩紊流宽度的影响,利用量纲分析法对实测数据进行整理,推导出了桥墩紊流宽度的计算公式。     

加载龄期及湿度对混凝土收缩徐变影响比较分析

对《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023－85）和（JTGD62－2004）《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》99年版和2005年版、ASSHTO－1994规范中在相同条件下,通过不同的加载龄期、不同的环境相对湿度等其中一个参数变化时对各规范收缩应变、徐变系数进行分析和比较。主要结论为：混凝土收缩应变主要与环境的相对湿度有关;混凝土的徐变系数,各规范相差较大,铁路规范中徐变系数仅与加载龄期有关,与混凝土的所处相对湿度无关,且其徐变系数相差不大;公路规范中加载龄期及湿度均对其有影响,但湿度对混凝土徐变系数影响更为敏感;在设计和施工中尤其是混凝土前期养护时的湿度应重点关注。综合分析表明,JTGD62－2004考虑参数较多、较为合理,建议铁路规范进行适当调整。     

Experimental study on the width of the turbulent area around bridge pier

At present, the method of calculating the turbulent flow width around the bridge pier is not given in the "Standard for Inland River Navigation" (GB50139-2004) in China, and the bridge designer usually increases the bridge span in order to ensure the navigation safety, which increases both of the structural design difficulty and the project investments. Therefore, it is extremely essential to give a research on the turbulent flow width around the bridge pier. Through the experiments of the fixed bed and the mobile bed, the factors influencing the turbulent flow width around the bridge pier have been analyzed, such as the approaching flow speed, the water depth, the angles between the bridge pier and the flow direction, the sizes of bridge pier, the shapes of the bridge pier, and the scouring around the bridge pier, etc. Through applying the dimension analytic method to the measured data, the formula of calculating the turbulent flow width around the bridge pier is then inferred.     

混凝土的剥蚀与破坏

建筑物的设计使用年限是根据工程的实际需求而确定的。某高速公路设计使用年限为100a,但是工程尚未竣工,在特大桥、中桥和互通立交桥的墩台身、盖梁混凝土部位出现了严重的混凝土剥蚀现象。通过工程的实际调查及现场取样分析表明,引起混凝土劣化的原因是粗骨料的石粉含量、混凝土掺入硅灰后没有采取更好的养护措施,加上重度盐雾区氯盐的影响,加快了混凝土劣化现象。因此,必须引起设计和施工单位的重视。     

沿海浅滩桥梁下部结构流水化装配式施工技术

广深沿江高速公路第4合同段多为沿海浅滩桥梁施工,地质条件复杂,受潮汐影响大,结构物数量多且结构形式相对简单。针对实际情况,其系梁、承台采用预制、安装工艺流水化施工,墩柱采用无脚手架施工工艺,极大地提高了施工效率,减少了措施材料的消耗,缩短了施工周期,取得了良好的经济效益。     

大跨度钢结构箱梁跨铁路吊装

为缓解天津港的交通压力,东环立交桥完善工程的新建两个匝道需跨越进港铁路专线。其中跨铁路部分的钢箱梁吊装总长度256.6m,总质量527t,曲率半径120m。为不影响铁路运输而又方便施工,对施工方案进行了比选和优化,并对分段钢箱梁的吊点和吊装临时支墩进行了设计验算;介绍了整个安全吊装过程和提出了今后类似工程的建议。实践证明:设计方案及吊装技术是成功的。     

船舶与桥墩碰撞的数值模拟

利用有限元软件,模拟4种不同载重吨位的船舶以不同的速度与某桥墩发生碰撞的过程,演示有限元法仿真计算船桥碰撞问题的一般过程,着重分析船舶和桥墩的损伤程度.在此基础上,归纳出撞深速度、撞击时间-速度和桥墩的应力分布.