不同斜邊角與船舶撞擊速度下對橋梁撞擊力估算公式建立分析

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1、不同斜邊角與船舶撞擊速度下對橋梁撞擊力估算公式建立分析【摘要】船舶對于橋梁的撞擊力是橋梁設(shè)計(jì)的重點(diǎn),也是橋梁區(qū)域運(yùn)營管理重點(diǎn)關(guān)注的特征量。本文以京杭運(yùn)河江蘇段1000噸級標(biāo)準(zhǔn)散貨船作為研究船只，擬通過非線性有限元計(jì)算，建立數(shù)學(xué)模型，探討研究船只在不同斜邊角與船舶碰撞速度下，對橋梁鋼套箱式橋梁防撞設(shè)施的能量吸收特性與撞擊過程，最后根據(jù)大量數(shù)模實(shí)驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)擬合了不同斜邊角與船舶碰撞速度下對橋梁撞擊力估算公式，本文研究結(jié)論可為同類工程提供參考。【關(guān)鍵詞】船舶撞擊；橋梁防撞；能量吸收；斜邊角；撞擊速度Differen

2、tBeveledgeAngleandtheFormulasforCalculatingImpactForceoftheBridgeunderShipImpactVelocityAnalysisisEstablishedSIHai-xiao(NangJingBoruijieRoad&BridgeEngineeringDesignCo.Ltd,NanjingJiangsu210000,China)[Abstract]Theimpactforceofshipforbridgeisthekeyofthebridged

3、esign，andoperationalmanagementfocusonthecharacteristicsofbridgearea.Thispaper,takingthejiangsusectionofthegrandcanal,1000一tonstandardbulkcarrierastheresearchvessel,proposedbynonlinearfiniteelementcalculation,themathematicalmodelissetup,studyingtheshipsunder

4、differentbeveledgeAngleandspeedofcollision,thebridgesteeljacketboxbridgeanti-collisionfacilitiesenergyabsorptioncharacteristicsandtheimpactprocess,finally,accordingtoalargenumberofdigitalanalogexperimentdatafittingdifferentbeveledge,Angleandspeedofcollision

5、formulasforcalculatingimpactforceofthebridge,thispaperresearchconclusioncanprovidereferenceforsimilarprojects?［Keywords】Shipcollision；Bridgecollisionavoidance；Energyabsorption；BeveledgeAngle；Theimpactspeed隨著水運(yùn)交通事業(yè)的大力發(fā)展，新建橋梁數(shù)量以及通航船舶數(shù)量與日俱增，船舶撞擊橋梁造成事故的數(shù)量也節(jié)節(jié)攀升［

6、1］,由此可見，對船舶撞擊特性與撞擊力展開研究十分必要［2］。因此，本文將以京杭運(yùn)河江蘇段1000噸級標(biāo)準(zhǔn)散貨船作為研究船只，通過非線性有限元計(jì)算，建立數(shù)學(xué)模型,探討研究船只在不同斜邊角與船舶碰撞速度下，對橋梁鋼套箱式橋梁防撞設(shè)施的能量吸收特性與撞擊過程，然后根據(jù)大量數(shù)模實(shí)驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)擬合了不同斜邊角與船舶碰撞速度下對橋梁撞擊力估算公式。1數(shù)學(xué)試驗(yàn)布置1.1船舶尺度本文以京杭運(yùn)河江蘇段1000噸級標(biāo)準(zhǔn)散貨船作為研究撞擊船只，模型船長為66m,船寬為12m,空載為485t,滿載為1420t,型深為3.8in,空載

7、吃水為0.5m,滿載吃水為2.6m[3-4]o1.2橋墩鋼套箱式防撞設(shè)施尺寸橋墩鋼套箱式防撞設(shè)施高為3.0m,防撞板厚為8mm,其斜邊角為本文自變量，在本研究中依次設(shè)置40。、45。、50°、55°、60°以及65°共四組對比研究序列。2數(shù)學(xué)仿真模型建立采用ANSYS有限元數(shù)值分析軟件，建立船體與橋墩鋼套箱的三維計(jì)算網(wǎng)格（圖1）。在模型中，將鋼套箱的材料性能定義為鋼塑性材料，可用下式表達(dá)材料的屈服應(yīng)力：式中，o'0為塑性應(yīng)變率為￡時(shí)的瞬時(shí)屈服應(yīng)力，C和P分別是應(yīng)變率參數(shù)與應(yīng)變率指數(shù)，分別取42.3與6。在模型

8、中，船舶撞擊速度也是本文研究特征變量，在本研究中分別取2m/s、3m/s、4m/s和5m/s、6m/s五個(gè)研究序列。根據(jù)同類工程參數(shù)率定，水體表面的附著系數(shù)取0.019o(a)船體(b)橋墩鋼套箱圖1三維計(jì)算模型建立Figure13Dcalculationmodelisestablished3研究結(jié)果分析3.1斜邊角對撞擊規(guī)模影響研究根據(jù)數(shù)模計(jì)算結(jié)果，將不同斜邊角下傳統(tǒng)碰撞力與船舶撞擊速度繪于圖2與