桥梁防船撞设施结构型式优化研究

为了提高通航河道桥梁的安全性,利用钢材和维增强复合材料为主材,设计一种组合套箱桥墩防船撞设施,并对不同结构参数下的防撞效果进行了模拟分析。结果显示:增加钢箱层与FRP套箱层厚度比和竖向板件间距,均有利于防船撞效果,但增加钢板厚度则不利于防船撞效果;当厚度比为5∶5,竖向板件间距为1.2 m,钢板厚度6 mm时,防船撞效果最佳,船撞力折减率可达43.79%。

转筒式钢⁃复合材料套箱防船撞性能研究

转筒式钢⁃复合材料套箱是一种新型防船撞设施。采用PATRAN软件建立该新型防船撞设施及船舶的精细化有限元模型,并采用LS⁃DYNA软件进行动力响应分析,基于“分层耗能”的优化思想对该新型防船撞设施进行参数优化,并设置了船舶正撞和15°斜撞两种对比计算工况,选用3000DWT典型代表船舶以4.0 m/s初速度进行数值仿真计算。结果表明:套箱内部竖向和横向板件布置间距为0.8 m、钢板厚度为8 mm时,套箱的船撞力折减率为47.3%,损伤变形量为1.42 m,综合防船撞性能比其他布置形式更优;设置外层护舷层和中间钢结构层不同的厚度比例计算工况,当两者厚度比例为1∶1时,套箱的船撞力折减率为48.9%、损伤变形量为1.27 m、总造价为185万元,在总造价最低的同时其防船撞性能最优;碰撞结束后,正撞工况下船舶的初始动能全部转化为其它形式的能量,而斜撞工况下仍有50%左右的初始动能停留在船舶上、船舶可继续航行,碰撞造成的船艏损伤变形量分别为3.8、0.4 m,则该新型防船撞设施能通过自身旋转拨转船头,大大降低了碰撞造成的船艏损伤程度。

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。

株洲清水塘大桥双层钢桁拱桥下部结构设计

结合株洲清水塘双层桁架拱桥工程,详细分析讨论了主桥下部结构的设计要点,在水位落差大、阻水率要求高、船舶撞击作用、外形景观美观、拱桥施工工艺等外部条件限制下,对桥墩桩基承台布置、受力模式、构造细节等进行了深入研究,介绍了设计的方法和内容,总结归纳了特大跨径跨江桥梁下部结构设计经验。