桥墩船撞力时间过程概率模型

建立了9艘代表性轮船的精细有限元计算模型,通过与刚性墙面的碰撞模拟计算,获得了不同吨位和不同撞击速度下共81条船撞力时间过程样本。为考虑船舶撞击力时间过程的随机性,对撞击力的持续时间和撞击力幅值进行了无量纲化处理,得到了无量纲撞击力时间过程。将无量纲时间在21个断面上进行了离散化,通过统计检验,确定各断面上的无量纲撞击力符合正态分布,并给出了各断面的均值与标准差,进而得到了撞击力时间过程的概率统计模型。根据所建立的撞击力概率统计模型,引用随机数的生成技术,给出了生成船撞力时间过程的人工方法,并将人工生成的船撞力时间过程样本与碰撞数值模拟结果进行了比较,验证了本文方法的统计合理性和实用性。

轮船-桥墩碰撞简化荷载模型

目前各国桥梁设计规范普遍将船舶撞击力处理为等效静力,忽略了冲击荷载引起的结构动力效应,为建立更加合理的实用荷载模型,建立了5艘轮船的有限元模型,采用正撞刚性墙模型,通过数值仿真获得了45条不同撞击速度下的撞击力时程样本。提出采用修正半波正弦函数近似描述撞击力样本过程,通过数理统计确定了模型的实用参数。最后,以一座连续梁桥为例进行了接触碰撞反应分析与撞击力时程反应分析,并将修正半波正弦荷载模型的响应求解误差分为3类,分别讨论了3种误差对结构响应误差的贡献大小。算例分析结果表明,建立的轮船修正半波正弦荷载模型具有良好的求解精度,具有很好的工程实用价值。

船撞冲击下高桩桥墩高危损伤区域分布

航道桥梁的建设在一定程度上改变了船舶通航环境,船撞冲击成为桥梁损伤倒塌的重要原因之一。高桩基础具有基桩自由长度长、长径比大和抗冲击能力相对弱的特点,船撞冲击更容易导致其损伤或倒塌。本文基于一内河航道上常见的驳船和实桥桥墩模型,充分考虑土体对桥墩的约束作用和混凝土材料的弹塑性硬化特点,模拟驳船以一定速度撞击桥墩全过程。藉此深入分析高桩桥墩船撞冲击力的动态特征、高应力区域的分布和其应力动态时程,探讨了高桩桥墩撞击冲击下的高危损伤区域分布。最后,基于一实桥船撞的损伤分布和病害特点,印证了高桩桥墩船撞易损区域分布结论。研究成果可为类似结构的防撞设计、加固和开展针对性检测提供指导。

船撞设计冲击谱研究

针对桥梁船撞设计规范中所用等效静力法忽略船桥碰撞动力本质及有限元数值模拟方法要求高、计算量大等缺点,借鉴地震反应谱概念提出船撞设计冲击谱方法。用有限元模拟不同吨位船舶在不同速度下撞击刚性墙,获得81条撞击力时程。计算不同周期、不同阻尼比单自由度体系在撞击力时程作用下位移放大系数。通过寻找位移放大系数统计规律,给出用于桥梁船撞工程设计冲击谱及具体使用步骤。

大水位差框架墩式码头动力仿真分析

结合三峡库区某框架墩式码头工程,通过有限元动力仿真方法,利用非线性分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了船舶与独立墩式码头碰撞的有限元模型,模型中考虑了橡胶护弦的缓冲和吸能作用,更加真实地模拟出船-护弦-码头三者之间的相互作用。模型分析了船舶速度对墩式结构动力响应的影响。

车桥碰撞冲击谱研究

针对非线性有限单元法研究车桥碰撞的动力时程响应所存在的耗时费力,适用面不广泛等缺点,参照地震动反应谱的概念提出车桥碰撞冲击谱的计算方法,通过建立7种"车辆-刚性墙"碰撞系统有限元模型并对其关键字文件进行求解,得到63条撞击力时程曲线,采用谱分析的方法求解出撞击力时程作用下单自由度体系的位移放大系数,分析得出车辆在不同速度下的放大系数与结构周期之间的统计规律,通过数学方法对周期-位移放大系数曲线进行拟合,得出车桥碰撞冲击谱的数学表达式。并提出了有使用意义的车桥碰撞冲击谱的使用方法及应用建议。