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frp组合式防撞箱防撞性能研究

FRP组合式防撞箱防撞性能研究

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作者：周向宇武汉理工大学

学位级别：硕士

船桥碰撞事故通常会导致灾难性的后果。近年来,我国交通建设事业飞速发展;跨航道桥梁逐年增多,随之而来的船桥碰撞事故率日益攀升。因此,为减小船桥碰撞事故中的损失,开展桥梁防船撞研究具有十分重要的意义。基于结构振动理论,简化船桥... 详细信息

船桥碰撞事故通常会导致灾难性的后果。近年来,我国交通建设事业飞速发展;跨航道桥梁逐年增多,随之而来的船桥碰撞事故率日益攀升。因此,为减小船桥碰撞事故中的损失,开展桥梁防船撞研究具有十分重要的意义。基于结构振动理论,简化船桥碰撞模型,利用模态叠加法计算桥墩撞击响应;针对裸墩和frp组合式防撞箱工况进行有限元数值模拟以验证理论计算的正确性;分别与裸墩、钢防撞箱防护工况对比,研究了组合式防撞箱防撞性能。针对组合式防撞箱结构,研究了型钢—对称层合板组合结构的截面刚度及防撞性能;针对层合板“米”字形子结构进行研究:首先研究了含不同数量子结构的层合板防撞性能,随后通过LS-OPT软件采用遗传算法对含两个“米”字形子结构的对称层合板进行铺层角度顺序优化研究。开展了frp—钢管组合结构防撞性能研究,并将其应用到组合式防撞箱中,改善组合式防撞箱性能,为组合式防撞箱结构设计提供相关建议。上述研究工作得到的主要成果如下:1、有限元计算所得桥墩撞击响应与利用模态叠加法计算出的桥墩撞击响应吻合较好,该理论计算方法对船桥碰撞问题的理论分析具有一定的参考意义。2、frp组合式防撞箱防撞效果良好。组合式防撞箱不仅能大幅度降低桥墩撞击响应,还能有效降低船舶所受撞击力,既保护了桥又保护了船舶;组合式防撞箱耐腐蚀性、防撞性能优于传统钢套箱,较纯frp防撞箱更经济。综合考虑防撞箱的经济性、耐用性和防撞性能,frp组合式防撞箱值得推荐。3、相同条件下,含有“米”字形子结构的对称层合板组成的型钢—对称层合板组合结构刚度最小。4、包含不同数量“米”字形子结构的层合板性能不同。含两个“米”字形子结构的对称层合板组合结构综合性能最优,该组合结构防撞性能对最外两层单层板的铺层取向最敏感,对中间层单层板铺层方向最不敏感。5、在铺层设计时,为减小层合板结构撞击力,建议减少相邻层铺层角度差,将刚度大的0°铺层设置在敏感性弱的中间层。6、组合式防撞箱结构设计时,应在防撞箱迎撞侧设置柔性构件,在防护侧适当增加箱体结构刚度。填充钢管后组合式防撞箱防撞综合性能优于填充前。

关键词：船桥碰撞 frp组合防撞箱遗传算法铺层优化数值模拟

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