转动式桥墩防撞装置设计探讨

船舶碰撞桥梁可能会导致船舶沉没、大桥坍塌等重大事故。在碰撞事故不可避免的情况下,给桥墩装设防碰撞装置以降低船舶碰撞桥梁造成的危害。文中从动量、能量转化的角度分析船舶撞桥的过程,提出了转动式桥墩防撞装置的设想。理论上这种装置能化解船舶的大部分撞击能量,最大限度降低最大撞击力,达到保护桥梁和船舶的目的。     

转筒式防撞设施防船撞性能研究

为探究转筒式防撞设施的防船撞性能,本文采用PATRAN软件建立转筒式防撞设施及船舶的精细化数值计算模型,并采用LS-DYNA软件进行显式动力响应分析,研究了船舶吨位、撞击速度及碰撞角度对三种材料形式的转筒式防撞套箱防船撞性能的影响。结果表明:复合材料套箱在船撞力折减效果及船艏保护方面的性能要显著优于钢套箱和钢-复合材料套箱;对于不同吨位、速度的船舶撞击,船舶吨位越大、速度越快,三种材料形式的防撞套箱均表现出更好的防船撞性能;碰撞结束后,正撞计算工况的船舶初始动能全部转化为其它形式的能量,而15°和30°斜撞计算工况仍有40%～50%的初始动能停留在船舶上,碰撞结束后船舶可继续航行。     

重庆白鹤梁题刻保护工程交通廊道防撞结构设计

针对上游相邻码头船舶失控进入重庆白鹤梁题刻水下保护工程禁航区对连接岸边陈列馆与水下保护体的交通廊道构成危险的问题,进行了防撞结构的研究。采用ANSYSLS-DYNA软件建立非线性有限元模型仿真模拟船舶与防撞结构的碰撞过程,得到不同水位及碰撞角度下的船撞力、船撞能量和结构变形的时序结果,所采用的"群桩"形式的多级钢结构平台防撞设施是可靠的,最大结构应力小于钢材的抗拉强度,船撞下结构处于安全状态,最终可以拦停船舶,保护廊道安全,并且不破坏城市景观效果,与周围建筑环境协调。     

三种规范对桥梁墩柱撞击力的比较

针对目前桥墩被船撞事故的频发,研究了某大桥水中桥墩在船撞作用下的响应,分别按照公路桥涵04规范、铁路规范、欧洲规范的要求采用不同的船舶撞击力,对各撞击力作用下桥梁墩柱结构进行计算、分析、比较。在3种规范对船舶撞击力的规定中,公路规范取值最小,铁路规范次之,欧洲规范最大,由此在桥墩防撞设计时应引起设计人员足够的重视。     

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。     

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。     

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。     

船桥碰撞中桥墩防撞装置性能研究

利用ANSYS/LS-DYNA显示非线性有限元软件,对天兴洲大桥某桥墩的防撞装置进行了船-防撞装置碰撞模拟,分析防撞装置在碰撞中结构的损伤情况和各构件的吸能特性,结合计算结果,对防撞装置提出合理的改进意见,以提高防撞装置的防撞性能。     

水平冲击下防撞装置的试验及有限元研究

采用试验及有限元模拟的方法对格构增强复合材料桥梁防撞装置的水平抗冲击性能进行研究.首先,根据桥墩的实际形状选择合适的缩比尺寸制作了桥墩及防撞装置模型,并进行水平冲击试验.其次,研究有无防撞装置及防撞装置中横向格构间距对船舶撞击力峰值的影响,并利用LS-DYNA软件进行有限元模拟.最后,将有限元结果与试验结果进行对比.结...     

桥梁防撞研究技术与方法

针对桥梁防撞研究这一工程界的热点问题，概述了桥梁防撞研究的一般方法和思路，简述了船一桥碰撞力学的计算方法和船撞桥的风险概率分析方法，同时结合上海长江大桥工程，对主通航孔桥墩进行了防撞力标准和防撞方案研究。利用非线性有限元分析技术，对桥墩设计的防撞方案进行了性能分析，验证了防撞设施的有效性。     

船舶撞击弧形防撞装置模型试验及数值模拟方法研究

文章采用船舶撞击防撞装置模型试验与数值模拟对比分析的方法,验证了拱型桥梁新型弧形防撞装置结构碰撞计算模型的准确性。试验中采集4000t级1:100自航船模撞击防撞装置比例模型的碰撞力、撞击点挠度、弧形两端支反力三者的历程曲线作为数值模拟对比的依据。碰撞计算模型应用了一种新的基于ABAQUS用户子程序模块开发的动浮态计算方法,以及新的基于最小二乘法的混合数值-试验阻尼系数识别方法。通过对比发现,计算结果各参数曲线峰值与模型试验结果相差15%左右,其中碰撞力峰值点误差在10%以内,挠度和支反力峰值点误差在15%以内,对比的误差大小也反映了整个碰撞模型的准确程度,该误差可考虑为结构设计中评价依据或安全系数。     

船撞效应分析在船舶碰撞桥梁隐患治理中的应用

随着长江下游航道条件的改善,船舶大型化发展、船舶流量增加,通航桥孔桥墩防撞要求提高,有些已建老桥抗撞能力不足,需增加防撞设施。采用经验公式计算法和有限元瞬态动力分析法,计算分析了桥墩增加防撞装置后多个典型工况下的船撞力,对设计的防撞设施的消能效果进行评估,对极限工况进行辨别,并提出了桥梁运营管理的综合施策建议,为类似老桥增设防撞装置提供借鉴。     

桥墩受船队撞击的强度核算

运用有关碰撞理论，计算船舶撞击大桥的最大撞击力、最大撞击应力及桥墩的最大挠度、核算桥墩的结构强度。     

三角闸门双重耗能防撞系统设计

结合裕溪一线改扩建船闸三角闸门的方案设计，提出一种泡沫铝夹芯板-弹簧支撑杆件的新型三角闸门双重耗能防撞系统。通过对三角闸门新型防撞系统进行船舶撞击的数值模拟，得知防撞系统受撞过程中的受力特征和能量转化规律。对泡沫铝厚度和弹簧支撑杆件刚度进行参数分析并与传统防撞系统进行对比，结果表明泡沫铝夹芯板和弹簧支撑杆件的联合使用可以减轻防撞系统自重力，减小船舶撞击力。     

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。     

桥梁防撞工程独立防撞设施的研究

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,需实施防撞设施工程对存在船撞风险的桥梁进行防撞保护。本文提出了集中式和围栏式两种独立防撞设施,以有限元数值技术为研究方法,通过船舶撞击水上防撞浮态的物理模型实验对有限元碰撞模型进行验证与修正,在验证有效性的基础上研究两种独立防撞设施的防撞效果。研究表明碰撞后集中式和围栏式防撞群桩的整体变形量都较大,其中集中式群桩混凝土的应力远远超出了标准值,且钢筋大部分区域已进入屈服,但距离抗拉强度还有一定距离,说明其仍对船舶成功进行了拦截,而围栏式群桩只有部分混凝土的应力超出了标准值,钢筋大部分仍然处在弹性阶段,未进入到屈服甚至抗拉极限。     

船舶抗碰撞性能研究

船舶在海上航行时,存在与其他船舶发生主动或被动碰撞的风险。为准确评估船舶的耐撞性能,以某船为例,考虑多种计算工况,对目标船的耐撞性能进行动态响应计算,获得机舱及艏部区域的结构损伤、应力、能量吸收等动态结构响应,并计算获得被撞船达到临界状态时的极限撞击速度。研究成果可为船舶的防撞结构设计提供参考。     

船闸防撞装置撞击荷载计算及试验研究

本文结合三峡水利枢纽工程船闸闸门防撞装置设计方案的选择探讨了船舶对防撞装置撞击力的计算方法,提出了应用船舶运动理论计算撞击力的理论计算方法,并进行了试验验证。本文的方法对类似的防撞装置设计亦有一定参考价值。     

防御船撞桥的桥墩防撞装置

桥是跨航道的重要通道,桥墩是航道中的障碍物,由于自然和人为条件的多变,出现船撞桥墩的事故。历史上有大承台、人工岛等行之有效的防撞设施,长期保护了桥;后来出现木栅、钢链和浮舟等设施,希望除了保护桥之外也保护船,但这些设施比较易坏。人们进一步要求桥、船和防撞设施三者都不坏(简称三不坏),这样就出现了会后退的外刚内柔的三不坏防撞装置。     

升船机船厢防撞装置工作特性原型观测*

为考察某升船机船厢防撞装置的可靠性和有效性,进行了设计船舶现场实船撞击试验。观测结果表明,以设计速度船首、船尾撞击防撞装置,船舶均被防撞梁有效地阻拦;随着撞击速度的增大,缓冲油缸的油压、活塞杆受力和行程增大,工作特性与设计基本一致;船舶线型、撞击位置对防撞梁运动、受力、缓冲时间等影响较大,设计时应予以考虑。