Simulation and Reasonable Design of Bridge Steel Fenders to Reduce Ship Impacts

Steel fenders are increasingly used for ship-impact resistance structures in the design of navigable bridges. As an important approach to investigating this anti-impact structure effectiveness to reduce influences of vessel impact, simulation analyses are still not perfect yet. So this paper is intended to discuss several issues related to ship collision simulations, including steel constitutive relationship, connections between steel box and pile cap, contacts definition and friction consideration, and the determination of impact waterlines and angles. Consequently based on two examples of ship-steel fender-bridge structure systems, some conclusions about effectiveness and design of fenders to reduce ship impact are drawn.

张靖皋长江大桥南航道桥南塔防撞方案研究

张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2300 m的双塔双吊跨钢箱梁悬索桥,桥下船舶通航密度大、船舶平均吨位大、船舶碰撞概率高、南塔所受船撞力计算值大。经综合分析,传统被动防撞方案均不能很好满足南塔防撞要求,故提出采用锁口钢管桩围堰外挂软体护舷的新型防撞方案。该防撞方案通过在承台外围设锁口钢管桩围堰形成裙墙,在围堰外侧外挂软体护舷,并在围堰与承台之间空隙处填充耗能材料实现防撞及消能,裙墙同时兼作临时施工围水设施以及起到永久冲刷防护和船撞消能作用。为验证新型防撞装置的防撞效果并选择合适的耗能材料,进行船桥碰撞有限元分析。最终采用填充沙粒的新型防撞装置方案,该方案可削减36.68%南塔承台撞击力,防撞效果好。新型防撞方案施工简单,后期仅需对钢管桩作防腐处理,撞后便于修复,工程造价低。

长沙暮坪湘江特大桥主桥抗撞性能研究与防撞设计

为保证长沙暮坪湘江特大桥主桥船-桥碰撞安全性,对该桥进行了抗撞性能研究与防撞设计。采用LS-DYNA软件开展船-桥碰撞分析,确定设防船撞力;结合冲击谱近似方法确定设防船撞动力作用,计算桥墩动力需求与抗撞能力,评估结构安全性;针对主墩拱脚防护及过渡墩抗弯能力不足等问题,提出由UHPC面板、内置X型耗能钢板、EPS泡沫及D型防撞护舷等构成的钢-UHPC组合防撞设计方案,并开展防撞效果有限元分析。结果表明:除撞击力峰值外,最高水位工况下结构响应均大于最低水位工况;未设置防撞装置时主墩具有较好的抗撞能力,且有一定的安全富余,而过渡墩无法满足抗弯需求;主墩设置防撞装置能在1.5 s内将船舶侧撞速度降为0,有效地阻止了船舶侧向侵入,过渡墩防撞装置钢板厚10 mm时,撞击力峰值降低了35%,主要响应峰值降幅达40%~50%。

桥梁固定式防撞钢套箱能力曲线的解析计算方法

基于船-船碰撞解析研究,分析了钢套箱竖向外板、横肋、竖桁等构件的变形机理与破坏模式,讨论了钢套箱在不同撞击位置下的撞击力差异.结果表明:由于钢套箱与船舶舷侧结构的尺寸差异,其横竖桁排布密、间距小,使得撞击点处相邻构件能够很快参与受力,不同撞击位置下的撞击力差异并不显著.结合不同外形船艏撞击下的钢套箱受力情形,建立了典型的碰撞场景模型,提出了同时适用于带球艏船舶、楔形艏船舶撞击下的钢套箱抗撞性能的解析计算方法.采用提出的解析计算方法,计算了固定式钢套箱在不同外形船舶撞击下的撞击力-撞深曲线,通过与精细有限元分析结果对比表明:解析计算方法的结果与精细有限元分析结果较好地吻合,证明了解析方法的有效性.

港珠澳大桥FRP桥梁防撞护舷船碰撞数值模拟及结构设计

针对港珠澳大桥建设项目,对大桥防撞护舷系统技术指标进行了验证,并进行船舶碰撞有限元数值模拟,旨在对防撞护舷系统的安全性及结构设计的合理性进行评估,通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对船只碰撞防撞护舷进行非线性模拟仿真,得到计算工况下的碰撞能量和碰撞力时程曲线,同时对复合材料防撞护舷的结构设计和材料选用也进行了分析工作。

江阴老煤栈集装箱杂货多用途码头工程设计

简要介绍江阴老煤栈集装箱件杂货多用途码头工程的结构设计特点,对码头上下游钢护桩设计作了重点的介绍。

钢板桩围堰在深基坑中的应用

根据钢板桩围堰的实际受力状况建立力学模型,通过理论计算确定钢板桩围堰的实际受力,并通过实际施工情况验证该方法的可行性,得出理论算法比规范采用的经验算法具有更高的精确性和安全性,能够更好地满足工程施工需要。

大连港矿石专用码头泊位升级改造工程护舷悬挑钢架结构创新设计

介绍大连港矿石专用码头泊位升级改造工程护舷改造钢架结构的设计情况,在国内码头升级改造工程中该结构尚属首例。根据护舷钢架的受力特点,比较了两个护舷钢架的设计方案后,最后选用了放射竖板加顶底板的方案。详细介绍了护舷改造钢架的设计分析方法,同时介绍了在安装过程中出现的问题和解决方案。

汽车外覆盖件材料的性能比较与替换分析

针对某微型客车部分外覆盖件采用的烘烤硬化钢存在时效较短、产量不足时易过期失效等问题,借助功能强大的ABAQU有限元软件,建立汽车外覆盖件有限元模型,制定载荷与位移关系的评价标准,施加载荷进行抗凹性分析,对抗凹性能最差的点进行不同材料替换分析。根据钢板的力学性能及化学成分比较得出,在前车门和翼子板的外板选材方面,高强度IF钢(WH180Y)及DC系列钢与烘烤硬化钢之间具有一定的替代性,为汽车车身外覆盖件合理选材提供依据。

钢套箱-群桩组合防撞结构防撞性能仿真分析

为确定船舶碰撞作用下钢套箱-群桩组合防撞结构的工作机理和防护能力,以余信贵大桥防撞设计为背景,采用显式动力分析软件LS-DYNA建立船舶-组合防撞结构碰撞计算模型,进行不同工况下船舶撞击防撞结构仿真分析,对碰撞相互作用过程、撞击荷载、船舶及结构响应进行分析。结果表明:中心碰撞时的碰撞荷载峰值、持时、冲量和桩顶位移比偏心碰撞时大;中心碰撞时船舶动能大部分转化为系统内能,偏心碰撞时船舶动能大部分保持在自身;典型中心碰撞工况下,船艏及组合防撞结构局部发生塑性变形,但未超过材料强度极限。该防撞结构具有较好的防撞吸能和导向能力,可以保护桥梁结构免受撞击,降低碰撞船舶的损伤。

泰州大桥中塔墩防船撞研究

泰州大桥主墩位于航道边缘,可能遭受船舶的撞击。为保护大桥,综合考虑多种因素研究大桥中塔墩防船撞方案。针对泰州大桥三塔悬索桥型,结合通航船舶规划、桥梁参数、桥墩基础特点,开展防撞研究,提出针对性防撞方案,进行防撞特性计算分析,确定防撞方案的技术、经济特性。通过有限元数值仿真技术,研究泰州大桥在船舶撞击下的安全性和防撞方案的有效性。

大型公务船码头护舷选型及布置

大型公务船泊外形与普通散杂货、集装箱船舶差别较大,靠泊船型外形轮廓对码头护舷选型与布置影响较大。福建沿海某公务船码头原护舷选型及布置未充分考虑公务船外形及大水位差影响,实船试靠时护舷不满足安全靠泊需要。通过广泛调研,并吸收借鉴类似码头护舷布置经验,对该码头护舷进行了适当的改造。主要在码头面上设置靠船立柱,配置转动式橡胶护舷,经过实船涨退潮周期靠泊验证,总体使用效果良好。该码头护舷改造为大水位差地区大型公务船泊位护舷选型及布置提供了一定的借鉴。

钢簇桩设计中桩与护舷能量分配比例的计算

采用NL法来计算桩身内力和变形,同时,对NL法计算出的多个结果进行分析,并采用最小二乘法或Lagrange插值多项式曲线分别模拟钢簇桩和橡胶护舷承受的水平力和相应的变形之间的关系来求解钢簇桩和橡胶护舷能量分配比例。

用数值模拟TRIP600汽车前翼子板成形研究

对使用新型高强度相变诱导塑性(TRIP)钢板拉深成形的某轿车翼子板进行研究,针对零件的拉深成形工艺,采用有限元模拟对成形过程进行仿真,通过分析定性地判断成形件的危险区域,并通过调整压边力、拉深筋的布置以及板料的形状等,定量地获得拉深成形过程中的工艺参数,实现了拉深成形工艺的优化,并最终得到合格的拉深件制品,为实际生产提供指导。

滚装码头护舷布置与优化

滚装码头是与靠泊船舶密切相关的一种码头类型,滚装船吃水浅,上层结构高大,舷侧设置有用以保护船身的凸出的钢质护舷材,易造成防冲板及码头前沿护轮坎等损坏,大于3000 GT的大中型滚装码头往往布置有辅助靠泊平台,采用侧靠导向、正向丁靠方式靠泊。本文针对滚装船特有的船型特点及靠泊方式进行了分析研究,以湛江港徐闻港区南山作业区客货滚装码头0#泊位为实例,针对性地提出了与之相适应的护舷布置方案,为类似工程提供参考借鉴。

浅谈地震液化带地段桥梁深基坑开挖施工技术

详细分析了地震液化带软土地区桥梁深基坑开挖的施工问题,提出了真空轻型井点降水、钢管桩围堰和两者相结合的方案来解决施工过程中可能出现的喷砂冒水和滑坡等灾害,试验结果表明,用该方法进行深基坑开挖支护是十分有效的。