新型装配式钢-UHPC防船撞装置关键参数及其性能研究

将18个内衬框架式耗能元件的独立浮箱整体装配式连接作为防船撞耗能装置,利用LS-DYNA对船桥碰撞系统进行精细化建模,通过对防船撞装置内部耗能元件材料种类、浮箱壁厚、浮箱配筋率等关键参数进行优化分析,得到不同参数下桥墩撞击力、船舶变形能和桥墩能量等变化规律。研究结果表明:搭配低碳钢耗能元件时装置的防撞性能比高强铝合金和UHPC复合材料的防撞性能优;浮箱壁厚为120 mm时装置的防撞性能比壁厚为90 mm和150 mm时防撞性能优;当浮箱配筋率ρ为5%时装置的防撞性能优于ρ为4%,6%和7%时的防撞性能;基于计算结果,综合得到最优参数的钢-UHPC防船撞装置,在此最优参数及速度分别为1,3和5 m/s时,与无保护工况相比,船舶变形能分别减少89.6%,64.0%和51.3%,最大船桥碰撞力分别降低15.2%,36.4%和41.8%,能够有效保护船舶和桥墩。