长山大桥船桥碰撞有限元分析

作     者：李银姬 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨刚

授予年度：2018年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：船桥碰撞 整桥整船分析 撞击力 承载力 损伤评估 

摘      要：随着科学技术和经济的快速发展,我国跨江、跨海峡大桥的建设进入了新的发展阶段。在繁忙的河流和海峡之上,桥梁有时会被船舶撞击而导致破坏或倒塌。船桥碰撞事故不但会对人的生命财产造成危害,也会给交通带来不便。为了在事故发生后及时修复和加固桥梁,研究碰撞损伤时必须深入了解船桥碰撞的机理,从而正确评估桥梁情况。由于进行实体试验几乎不可实施,故采用计算机软件对碰撞事故进行仿真模拟乃是当前主要的使用方法。本文通过非线性有限元软件Ls-dyna对碰撞过程进行了数值模拟分析,比较分析不同工况的结果,对桥墩损伤后的承载能力及碰撞后的影响进行探讨,采用层次模糊综合分析法,对桥梁进行损伤评估,为下一步的修复工作提供了科学依据。具体研究内容如下:(1)本文提出船桥碰撞研究的目的和意义,介绍有限元模拟的基本原理和方法,以及在研究过程中应注意的关键问题和数值模拟方法。(2)以长山大桥为主体进行建模,对桥梁不同结构建立不同单元模型,分析探讨桩土效应对撞击结果的影响,研究船撞单墩、船撞全桥、刚体船撞全桥三种计算模型的差异,选定整船整桥模型作为本文数值计算的模型,在此基础上进行后续计算分析。(3)在熟悉本文研究的目的和理论的前提下,对几种情况下的碰撞过程进行了模拟,利用AnsysLs-dyna进行求解,采用Ls-prepost进行后处理。研究了不同因素对撞击力的影响,包括船的初速度、船首的厚度、碰撞的水位、碰撞的角度等。(4)选取高水位顺桥向、横桥向正撞及常水位顺桥向正撞三种工况,分析撞击对桥墩承载力的影响,并对桥墩进行评估。(5)本文介绍桥梁评估的方法,结合模糊综合评估方法与层次分析法对碰撞后的桥梁进行损伤评估。