武汉天兴洲公铁两用长江大桥主墩船撞动力响应分析

运用有限元基本理论,采用国际上广泛使用的大型结构分析程序ANSYS,建立了桥梁的三维有限元计算模型.分析了桥梁在船撞力作用下,桥梁的响应特点,对桥梁的船撞安全性给出了评价.     

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。     

单壳船舷侧结构的碰撞分析

给出一种计算船体结构基本构件——梁、板耐撞性的简化分析方法,并将该方法应用于单壳船舷侧结构的碰撞分析。讨论了球鼻首撞击作用下单壳船舷侧结构的总体破坏模式及其渐进破坏过程,提出了计及渐进破坏过程的碰撞损伤简化计算方法。实例计算结果表明:该简化分析方法能对单壳船舷侧结构的耐撞性作出合理的预报,可应用于船舶设计阶段船体结构耐撞性能的评估。     

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。     

某公务船抗碰撞性能研究

公务船在领海和专属经济区执行维权执法任务时,存在较高的与其他船舶发生主动或被动碰撞的风险。为了准确评估公务船的耐撞性能,本文以某公务船为例,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,获得了机舱及首部区域的结构损伤、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。研究成果可为公务船的防撞结构设计提供参考。     

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。     

大型通航桥梁防船撞主动预警系统分析

为解决传统桥梁防船撞主动预警系统应用于大型通航桥梁时,存在预警分析准确性较低的不足,提出了大型通航桥梁防船撞主动预警系统分析,基于红外热成像仪的选择,以及激光测距单元、声光警告单元的设计,实现了大型通航桥梁防船撞主动预警系统硬件分析;依托轨迹跟踪算法以及主动预警程序的设计,完成了主动预警系统的软件分析。实验数据表明,提出的主动预警系统较传统的主动预警系统,预警分析准确率提高47.89%。适合于大型通航桥梁的防撞船主动预警。     

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。     

基于模拟仿真的蛇蟠水道大桥非通航孔防撞风险分析

自20世纪80年代以来,我国已修建和规划修建大量跨航道桥梁,同时船舶航运也发展快速,上述两个因素使得我国桥梁工程领域的从业者必须解决桥梁的船撞安全分析和防撞风险分析。在桥梁船撞风险评估的基础理论研究方面,我国学者也进行了初步的研究与探索,但在深度和全面性等方面还有不足之处,还不能与我国大量航道桥梁工程建设相适应。文中研究思路主要采用计算机模拟仿真的方法。通过对蛇蟠水道大桥基本情况的调查,对蛇蟠水道大桥非通航孔的船撞风险进行了综合分析,得出该桥非通航孔的船撞风险概率,并对其进行了船撞风险评估。     

偶发的船撞桥事件背后的必然性分析

船撞桥属于偶发事件,可一旦发生则影响巨大。珠江三角洲通航区域内的桥梁众多,十一年前的九江大桥后续影响仍然存在,本文对近期发生的船撞桥事故进行分析,以期找到船撞桥时间背后的必然性,对减少船撞桥事故发生作出分析与思考。     

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。     

厦深铁路韩江特大桥西溪348#-350#墩船舶漂撞可能性分析

广东"615"佛山九江大桥桥塌事故引起了社会及相关部门极大的关注,近年来,随着交通运输事业的高速发展,特别是国家"一带一路"战略的实施,桥梁也越建越多,船撞桥梁的风险也越来越大,因此,对于船撞桥的风险与漂撞分析尤为重要。本文以韩江特大桥西溪348#-350#墩为依托,对船舶撞击可能性分析情形进行了介绍,重点在船舶失控,无机无舵情况下对船撞桥进行了漂撞可能性分析。     

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。     

用改进的模型分析桥梁船撞风险

文章利用改进后的AASHTO模型,对义务江特大桥桥梁船撞风险概率进行了估算,结果显示其计算更为准确,更符合实际。     

长江干线船撞桥事故分析

对发生在长江干线上的船撞桥事故进行了分析研究。通过调研掌握了一百余份有关资料 ,包括四十年来发生在十余座长江大桥的 172起船撞桥事故 ,在对事故进行统计分析与研究的基础上 ,得出了一些重要的结论。长江船撞桥事故在数量上略呈增长态势 ,船队撞桥事故远多于单船 ,约占 86 %。船撞桥的概率与桥梁跨距、洪水、能见度等因素有关 ,尤其是洪水对船撞桥概率影响较大 ,近似呈正态分布。发生船撞桥事故的第一位原因是人员失误 ,占 78%以上。     

基于全耦合技术的船体结构碰撞性能研究

由于船舶碰撞问题的复杂性,通常是将船舶碰撞的外部机理与内部机理分开研究。作者基于“全耦合”分析技术,建立撞击船与被撞船整船模型,成功解决了船体与流场、撞击船与被撞船的耦合。此外,考虑撞击船与被撞船同步损伤,将内部机理同外部机理同步分析。通过数值仿真计算,分析了碰撞后撞击船与被撞船的运动、能量转化以及碰撞力、损伤变形及各构件的吸能情况。另外,开展多种碰撞工况计算研究,得出了便于工程应用的极限撞速曲线,为后续的船舶碰撞研究提供了技术支撑。     

深水航道桥梁防船撞方法

针对5万～10万吨级船舶在长江下游航道、珠江口伶仃洋航道、虎门航道、湛江港航道、象山港航道及一些沿海港湾和岛屿之间航道航行时遇到的"桥梁防船撞"问题,概括30年来航道桥梁防船撞方法研究可以得出以下结论:若水深较浅或有礁石可利用,则选择间接式桥梁防撞装置;若水深较深,则选择直接式桥梁防撞装置。已研发出的采用钢丝绳防撞圈支撑外钢围的柔性防船撞装置属于直接式桥梁防撞装置,与以往的同类装置相比,该装置能降低传到桥墩的船撞力,成倍提高桥墩的抗撞能力,在保护桥梁的同时保护船。该装置可长期使用,且不会破坏航道,已在能通行5万吨级船舶的湛江海湾大桥和象山港大桥等桥梁上得到应用。     

基于流固耦合法的巡逻船首部结构耐撞性能研究

目前船舶碰撞研究普遍采用忽略水对船体影响的附连水质量法,本文将水介质对船舶的影响考虑进去,建立船—水—船相互作用的流固耦合算法。并以600吨级巡逻船为研究对象,建立撞击船与被撞船整船模型以及适当大小的水域,解决了撞击船—流场—被撞船之间的耦合问题。在数值仿真计算过程中,将内部动力学及外部动力学同步分析,获得了不同工况下被撞船的运动状态以及损伤变形、碰撞速度和碰撞力等动态结构响应。所获结果可为巡逻船在不可避免地发生碰撞时提供操船建议,对于提高巡逻船的战斗力具有重要的意义。     

基于流固耦合法的巡逻船首部结构耐撞性能研究

目前船舶碰撞研究普遍采用忽略水对船体影响的附连水质量法,本文将水介质对船舶的影响考虑进去,建立船—水—船相互作用的流固耦合算法。并以600吨级巡逻船为研究对象,建立撞击船与被撞船整船模型以及适当大小的水域,解决了撞击船—流场—被撞船之间的耦合问题。在数值仿真计算过程中,将内部动力学及外部动力学同步分析,获得了不同工况下被撞船的运动状态以及损伤变形、碰撞速度和碰撞力等动态结构响应。所获结果可为巡逻船在不可避免地发生碰撞时提供操船建议,对于提高巡逻船的战斗力具有重要的意义。