【摘 要】
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近年来船撞桥墩事故频繁发生并造成了严重危害,如何确定碰撞力大小对桥墩的防撞设计具有重要的指导意义。本文基于模型试验和有限元技术,分析了桥墩在水平撞击荷载作用下的动
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近年来船撞桥墩事故频繁发生并造成了严重危害,如何确定碰撞力大小对桥墩的防撞设计具有重要的指导意义。本文基于模型试验和有限元技术,分析了桥墩在水平撞击荷载作用下的动力响应特征,并通过仿真计算提出了桥墩碰撞力的简化计算公式。本文研究的主要内容和成果如下：(1)概述了船桥碰撞理论并总结归纳了当前国内外船桥碰撞力的主要计算方法和试验研究,提出了有待进一步研究的问题。(2)根据试验目的,利用相似原理设计和制作了桥墩试验模型,并对其在两种荷载工况(不同撞击速度)下进行了水平撞击试验研究,包括试验仪器的选用、试件材性试验和试验方法设计。通过试验得到碰撞力、加速度、速度、位移和应变响应时程曲线,分析得出了桥墩碰撞一些规律,并为后续研究桥墩碰撞力大小提供参考。(3)建立了撞击桥墩有限元模型,对桥墩在两种不同荷载工况下进行了理论研究。进行了模型试验值与数值计算值对比,其结果吻合较好,检验了本文所采用的模型参数可以较准确的模拟桥墩在撞击荷载作用下的响应,验证了有限元理论计算的正确性和可靠性。(4)对撞击桥墩进行了一系列的仿真计算,并运用参数法研究了桥墩的混凝土轴心抗压强度、纵向钢筋配筋率和撞击高度等参数对其在水平撞击荷载作用下变形响应的影响,分析提出了桥墩防撞设计时应当注意的问题。同时,深入分析和研究了撞击质量、速度和撞击高度等因素对碰撞力的影响,并利用MATLAB软件进行非线性公式拟合,提出了最大碰撞力简化计算公式,并将其与模型试验结果和国内外规范进行比较,得出了一些有益的结论,具有一定的实用价值。
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