【摘要】：本文以接觸碰撞理論流構(gòu)耦合理論以及動(dòng)力有限元法為基礎(chǔ)，采用LS-DYNA有限元分析軟件，以實(shí)際工程事故為背景，分析了船舶撞擊下橋墩的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及其變化規(guī)律討論了各撞擊參數(shù)對(duì)橋墩動(dòng)力響應(yīng)的影響以及連續(xù)梁橋下部結(jié)構(gòu)在碰撞過程中的的損傷演化變形發(fā)展應(yīng)力分布以及整橋局部倒塌的過程，揭示了連續(xù)梁橋在遭受船舶撞擊后局部破壞以及倒塌的機(jī)理，為連續(xù)梁橋的防撞設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)本文主要研究工作及成果如下： （1）借助ANSYS/LS-DYNA建立了船舶橋墩以及連續(xù)梁橋整橋等的三維有限元模型，考慮了樁-土及橋墩-流體間的相互耦合作用，并將粘彈性人工邊界引入船橋碰撞問題 （2）創(chuàng)建了船舶撞擊連續(xù)梁橋橋墩的三種計(jì)算模型：不考慮流體影響附加質(zhì)量以及流構(gòu)耦合模型，對(duì)比了不同計(jì)算模型對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)能量變化碰撞力撞深位移響應(yīng)內(nèi)力響應(yīng)以及應(yīng)力分布的特點(diǎn)，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)：流體介質(zhì)在碰撞中參與了能量交換，對(duì)橋墩結(jié)構(gòu)各動(dòng)力響應(yīng)影響不大，但能夠有效降低碰撞船舶的損毀程度；附加質(zhì)量模型雖會(huì)略微夸大橋墩結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，但差異很小且能夠近似考慮流體介質(zhì)的影響而不浪費(fèi)大量計(jì)算資源 （3）對(duì)水位碰撞角度船舶速度以及噸位等進(jìn)行了參數(shù)分析，對(duì)比了不同工況下橋墩的動(dòng)力響應(yīng)，得到如下結(jié)論：隨著水位的增加，，碰撞力峰值及橋墩截面剪力和彎矩相應(yīng)增加，位移響應(yīng)差別較��；船舶正碰時(shí)，碰撞力峰值橋墩位移及截面內(nèi)力最大；隨船舶速度的增加，碰撞力及橋墩截面剪力相應(yīng)增大，彎矩反而有所降低，表明橋墩變形有從整體彎曲向剪切變形過渡的趨勢(shì)；隨著船舶載重噸位的增加，碰撞力峰值橋墩和承臺(tái)的位移增大，但位移的變化受載重噸位的影響更顯著 （4）對(duì)某連續(xù)梁橋遭受船舶撞擊后局部倒塌過程進(jìn)行了數(shù)值仿真，整個(gè)計(jì)算過程分為加載碰撞以及倒塌三個(gè)階段，重現(xiàn)了連續(xù)梁橋遭船撞后局部倒塌的過程，分析了整橋位移變形應(yīng)力內(nèi)力的變化以及連續(xù)梁橋的局部破壞和倒塌機(jī)理，得出被撞橋墩的失穩(wěn)垮塌及其上部箱梁過度變形對(duì)鄰跨的牽連作用是導(dǎo)致整橋局部倒塌的主要原因
【圖文】：

世界范圍內(nèi)主要的船橋碰撞事件 1980年，位于美國泰姆伯灣的陽光大橋[2]（圖 1-1）被一艘空載的35000噸貨船撞擊后倒塌，造成35人死亡的嚴(yán)重后果，倒塌的陽光大價(jià)值高達(dá)1300萬元

世界范圍內(nèi)主要的船橋碰撞事件 1980年，位于美國泰姆伯灣的陽光大橋[2]（圖 1-1）被一艘空載的35000噸貨船撞擊后倒塌，造成35人死亡的嚴(yán)重后果，倒塌的陽光大價(jià)值高達(dá)1300萬元
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U441;U443.22

【參考文獻(xiàn)】

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5 張鳳國,李恩征;混凝土撞擊損傷模型參數(shù)的確定方法[J];彈道學(xué)報(bào);2001年04期

6 王君杰;姜華;;深水高樁嵌巖橋墩抗撞能力分析[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào);2011年02期

7 劉建成,顧永寧;基于整船整橋模型的船橋碰撞數(shù)值仿真[J];工程力學(xué);2003年05期

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9 谷音;劉晶波;杜義欣;;三維一致粘彈性人工邊界及等效粘彈性邊界單元[J];工程力學(xué);2007年12期

10 郭范圍;;廣東省九江大橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介[J];公路;1989年11期

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本文編號(hào)：2538677