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1、第21卷第3期海洋工程Vol121No132003年8月THEOCEANENGINEERINGAug.2003文章编号:100529865(2003)0320006212浮桥结构在移动载荷作用下的振动响应121施丽娟,林铸明,崔维成(1.上海交通大学船舶与海洋工程学院,上海 200030;2.308研究所,江苏 无锡 214002)摘 要:浮桥的载荷具有移动性,并有可能在同时遭受风、浪、流联合作用的恶劣环境中使用。为了使浮桥的设计做到既经济又安全,必须对浮桥的载荷和强度有一个比较精确的评估方法。推导
2、了适合模型计算的用户单元的特性矩阵,并将该用户单元导入现有大型有限元分析程序ABAQUS,利用其功能强大的求解器,求解了静水中自由浮式均匀梁在移动载荷作用下的振动响应,为后续研究奠定了基础。关键词:浮桥;移动载荷;有限元分析;振动响应中图分类号:U661.43 文献标识码:AVibrationresponseofamooredmulti2spanuniformfloatingbridgeunderamovingload121SHILi2juan,LINZhu2ming,CUIWei2cheng(
3、1.SchoolofNavalArchitectureandOceanEng.,ShanghaiJiaotongUniv.,Shanghai200030,China;2.308Academy,Wuxi214002,China)Abstract:Thefloatingbridgeisofgreatimportanceinbothmartialandcivilfields.Inrecentyears,moreandmoreattentionhasbeenpaidtoit.Theloadactingont
4、hefloatingbridgeismovingandthebridgemaysometimessufferfromtheloadcombinedwiththewind,waveandcur2rent.Therefore,inordertodesignthefloatingbridgesafelyandeconomically,arelativelyaccuratewayshouldbedevelopedtoassessitsloadandstrength.Inthisarticle,theprop
5、ertymatrixesoftheuserelementsarededuced,andintroducedintothefiniteelementanalysissoftware2ABAQUS.Bymeansofitspowerfulsolver,thedynamicresponseofamooredmulti2spanuniformfloatingbridgeunderamovingloadisana2lyzed,whichmaybeusedasthebaseforfurtherstudies.K
6、eywords:floatingbridge;movingload;finiteelementanalysis;vibrationresponse与固定式桥梁相比,浮桥具有建造周期短、建造成本低等优点,很早就引起了人们的重视。在军事上,它是开辟战场通道必不可少的军事装备之一;在民用上,浮桥可以作为一种永久的结构物,如高速公路跨越湖海的通航设施等。但是,无论是军用还是民用,浮桥要完成使命必须具有足够的安全性。文献[1]对国内外浮桥的发展概况,特别是浮桥动响应分析的最新研究已作了详细的阐述。本文借助已[
7、2][3]有的一个计算模型,自行编制适合本课题的用户单元,导入现有的有限元程序包ABAQUS,利用其功能强大的求解器,来求解静水中自由浮式均匀梁的固有频率及其在移动载荷作用下的振动响应,验证了用户单元的合理性。1 数学模型和基本假定以美国Seattle华盛顿湖上的浮桥为例。该浮桥长1800m,宽20m,型深10m。为便于计算,将浮桥剖面简化为一个多闭合的厚壁空心梁(图1)。浮桥上端的结构质量等效为无刚度的均布质量。浮桥与两端陆地的连接假定为简支,忽略两端引导结构对浮桥的影响。收稿日期:2002211
8、226作者简介:施丽娟(1976-),女,江苏靖江人,博士生,主要从事船舶结构强度方面的研究。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第3期施丽娟,等:浮桥结构在移动载荷作用下的振动响应7图2为该浮桥的数学模型。整个浮桥作为一根细长梁坐落在弹性基础上,KB(x)是模拟水浮力的水弹簧的弹簧常数,Kcvi(i=1,2,⋯,…n)是用来模拟第i根锚链的垂向弹簧的弹簧常数(…n为垂向锚链总数
