基于彈簧-阻尼模型的橋墩防船撞裝置的耗能機理研究.pdf

1、緩沖體式防撞裝置主要通過延緩碰撞、撥轉(zhuǎn)船頭、吸收能量三大途徑保護橋梁免受船舶撞擊的破壞，應(yīng)用于橋墩結(jié)構(gòu)對減輕橋梁船撞事故的危害有非常現(xiàn)實的工程意義，但目前針對內(nèi)河駁船撞擊的防撞裝置研究和應(yīng)用較少。
　　本文以防撞裝置在駁船碰撞下的耗能機理為研究目標，通過建立防撞裝置的彈簧-阻尼簡化模型探究相關(guān)參數(shù)變化對防護性能的影響，并通過各角度的駁船撞擊有限元模擬分析對其防撞耗能效果進行了驗證，以及通過改變防撞裝置的接觸外形特征進一步全面分析其

2、耗能機理。本文主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)防撞裝置彈簧-阻尼模型關(guān)鍵參數(shù)分析。建立500DWT內(nèi)河駁船精細化有限元模型撞擊剛性橋墩;同時提出并建立防撞裝置的彈簧-阻尼簡化模型，開展駁船與不同彈塑性剛度參數(shù)防撞裝置的碰撞動力有限元分析，對撞擊力、撞深及能量關(guān)系曲線進行對比分析。結(jié)果表明，彈簧剛度和最大容許變形等參數(shù)對防撞裝置的防護性能有深遠的影響，并初步提出防撞裝置相關(guān)參數(shù)的建議取值。
　　(2)彈塑性鋼阻尼器在防撞裝

3、置中的耗能機理分析。建立彈塑性鋼阻尼器的力學(xué)計算模型和有限元分析實體模型，計算其耗能鋼構(gòu)件的本構(gòu)關(guān)系，并建立基于彈塑性鋼阻尼器本構(gòu)參數(shù)的防撞裝置彈簧-阻尼模型，分析其在駁船撞擊下的動力響應(yīng)。結(jié)果表明，合理布置的彈塑性鋼阻尼器能夠在防撞裝置中有效發(fā)揮變形耗能作用。
　　(3)防撞裝置對不同角度駁船撞擊的防護機理研究。開展500DWT駁船以不同角度撞擊橋墩及防撞裝置的動力有限元分析，對撞擊力、駁船運動過程和能量轉(zhuǎn)化形式進行對比。結(jié)果表

4、明，防撞裝置對各角度的駁船碰撞均有防護效果。斜撞工況中，接觸面間的摩擦成為關(guān)鍵要素，防撞裝置能夠減小駁船船艏與橋墩間的摩擦，改變駁船運動方向，促使其盡快脫離橋墩，帶走部分碰撞動能，降低橋梁結(jié)構(gòu)的損傷風(fēng)險。
　　(4)防撞裝置接觸面外形對耗能機理的影響分析。以500DWT駁船撞擊兩種接觸面外形的剛性橋墩和防撞裝置模型，分析其碰撞過程和動力響應(yīng)情況。結(jié)果表明，撞擊力與船艏-橋墩間的接觸面形狀相關(guān);通過將防撞裝置的接觸面外形改變?yōu)榛∶嫘?/p>