桥梁防撞设施的研究与应用

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1、分类号TU4单位代码10618密级学号10805002硕士学位论文论文题目：桥墩防撞系统碰撞力学仿真初步研究PreliminaryStudyonSimulationforcollisionmechanicsbetweenshipandanti-collisionequipment研究生姓名：刘玉导师姓名、职称：肖光宏教授申请学位门类：工学专业名称：防灾减灾工程与防护工程论文答辩日期：2011年04月06日学位授予单位：重庆交通大学答辩委员会主席：罗连生评阅人：罗连生刘小渝2011年04月重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑

2、重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数

3、据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日…………………………………………………………………………………………本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社CNKI系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。

4、学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月摘要经济的发展带动了交通运输业的发展，交通运输业的发展又更加的促进了经济的发展。就在经济与交通相辅相承高速发展的时期，越来越多跨江跨河大跨径桥梁出现的同时，船舶撞击桥梁的事故时有发生，在每一起船撞桥事故中都会带来灾难性的结果，除了人员伤亡和巨大的经济损失外，由交通线的中断和堵塞所带来的间接经社会影响更是难以估量的。因此，研究船舶撞击桥梁的问题是当前刻不容缓必须解决的问题，近年来，国内外大量的学者已经围绕此问题进行了广泛的研究。船桥碰撞在很短的时间内发生巨大荷载的作用，是

5、非常复杂的动态非线性的响应过程。在碰撞区域各构件将迅速超越弹性阶段进入流塑性阶段，并伴有材料的屈曲、撕裂等各种形式的失效和破坏，而且还存在很多不确定的影响因素，因此很难通过建立精确的数学模型对这一过程进行模拟。随着非线性有限元技术的发展和计算机水平的提高，通过各种有限元软件对船撞桥过程进行模拟成为解决此问题的有效途径。本文将围绕碰撞力学机理和撞击过程中能量的吸收两大问题，运用ls-dyna软件对碰撞过程进行全程模拟。通过模拟多艘不同吨级船舶，不同的速度撞击桥梁，分析碰撞过程中各构件的动力响应，通过修改影响碰撞机理的各要素，

6、研究防撞设施的优化方案。全文主要研究内容如下：①回顾船舶碰撞机理、船桥碰撞及桥墩防护装置的研究发展情况。②系统地介绍目前防撞设施的种类以及对各个防撞设施的功能。③对动态非线性有限元的基本理论进行了综述，对用于本文动态非线性有限元软件ANSYS/LS一DYNA作了全面的介绍，并对有限元分析中接触这一关键技术进行了详细的阐述。④综述了目前应用于冲击荷载下的本构模型的工作机理，以及对几种常用与有限元软件中的本构模型作了比较。⑤建立有限元模型分析动态非线性的碰撞过程，考虑质量、速度大小的因素，通过比较研究推出简化的船舶撞击桥梁最大

7、撞击力的有效公式，并与显示规范中公式作比较；进一步研究影响防撞系统优劣性能的因素，为防撞系统的发展方向做出一定的参考。关键词：船撞桥；数值仿真；沙漏能；显式非线性有限元；本构模型ABSTRACTEconomicdevelopmentimpetustothedevelopmentoftransportation,oppositely,Thedevelopmentoftransportationhavemorepromotedeconomicdevelopment.Duringtheperiodofeconomyandtraf

8、ficisfulllydeveloping,Moreandmorelarge-spanbridgeacrossthejointriver-crossingappeared,TheshiphittingBridgesaccidentsoccurfrequently.Ineachboatcrushbridg