浅论船舶撞击下高桩大变形性状及柔性护墩桩式防撞系统研究

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1、浙江大学建筑工程学院硕士学位论文船舶撞击下高桩大变形性状及柔性护墩桩式防撞系统研究姓名：罗军申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：陈云敏;朱斌20080601浙江大学硕士学位论文船舶撞击下高桩大变形性状及柔性护墩桩式防撞系统研究摘要随着全球经济的快速发展，越来越多的水中结构如桥墩、水中输电塔、钻井平台等出现在世界各地，通航船舶对这些水中结构的撞击将严重影响其安全服役，因此研究水中结构的防船舶撞击问题具有较大的工程意义。长期以来，对于防撞问题，大量学者都致力于基于撞击力控制的结构防撞设计方法研究，然而，柔性高桩结构在水平撞击力作用下将发生较大的变形，撞击过程中

2、主要靠自身的水平变形吸收撞击能量，此时传统的撞击力控制防撞设计方法已不再适用，需深入研究高桩的水平大变形性状并在此基础上探索新的工程防撞设计方法。基于规范“m”法和p-y曲线法，开发了静动力水平荷载作用下桩基变形分析的有限差分程序。开展了高桩基础的水平大变形大比例模型试验，获得了桩基水平大变形情况下的桩身变形及弯矩，建立了水平大变形情况下桩身位移、桩身弯矩、及桩周土反力之间的互推关系，在此基础上提出了合理的双曲线型p-y曲线。不同加载高度的试验表明高桩悬臂长度对桩身位移及弯矩有较大影响，结合所开发的计算程序分析发现桩身位移与高桩悬臂长度比近似呈双折线关系，而桩身

3、最大弯矩则与悬臂长度比近似呈线性关系。基于动力沙y曲线法，建立了运动船舶撞击高桩结构的动力学分析模型，揭示了撞击过程中的能量传递规律及高桩结构的变形机理，发现撞击能量主要通过桩基水平大变形承担且给出了撞击能量与桩身弯矩的相关性。在此基础上提出了高桩结构基于能量控制的防撞设计方法，设计了新型柔性护墩桩式防撞系统，并应用于重大工程。关键词：高桩；大变形；静力p-y曲线法；动力p-y曲线法；有限差分法；船舶；撞击；能量控制；拟静力法；防撞系统浙江大学硕士学位论文船舶撞击下高桩大变形性状及柔性护墩桩式防撞系统研究StudyonLargeDeformationCharac

4、teristicsofElevatedPileSubjectedtoShipImpactandFlexiblePiledAnti—collisionSystemABSTRACTAlongwiththerapiddevelopmentofglobaleconomic，thegenerationofwaterstructureincreasesdrasticallyaroundtheworld，suchasbridgepiers，transmissiontowerandoffshoredrillingplatforms，whichwillbeseriouslyaff

5、ectedbyshipimpact．Itissignificanttostudytheanti——collisiondesignmethodsandtheanti··collisionsystemsforthesestructures．Untilrecently,mostofanti-collisiondesignmethodsisbasedonimpactforcecontr01．Whereas，theflexibleelevatedpiledstructurewillexhibitlargedeformationsubjectedtotheimpactfor

6、ce，andabsorbtheimpactenergybythedeformationofitself,thetraditionalanti-collisiondesignmethodisnolongerapplicable．Sostudyingthelagedeformationcharacteristicsoftheelevatedpiledstructuresandthenewanti—collisiondesignmethodisrequired．Basedontheknown‘‘掰”methodandp-ycurvemethod．thefinite—d

7、ifferentialprogramsisdevelopedtostudythelateraldeformationcharacteristicsoftheelevatedpiles．Large-scalemodeltestsarecarriedouttostudythelargedeformationcharacteristicsoftheelevatedpile，andthepileshaftlateraldeformationandbendingmomentaremeasured．Therelationshipbetweenshaftlateraldisp

8、lacements，be