船舶撞击力的计算.doc

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1、桥墩撞击力计算方法及应用1概述对船舶等撞击桥梁墩台进行专门研究,合理确定防撞设计标准及配套的安全设施,显得紧迫而必要,具有重要的现实意义,而合理确定撞击力,则是防撞设计首要的环节和基础。船舶撞击力的选取是否恰当,直接影响桥梁结构的安全性和桥梁方案的经济性。在船只碰撞事故中,要确定船对桥梁结构的碰撞力是非常复杂的,既取决于船舶特性和桥梁结构,包括船舶类型、尺寸、速度、船体强度和刚度,桥梁撞击部位尺寸、形状、质量和测向抗力特性,还受碰撞环境、撞击力的偏心和水深影响。目前国内外对船舶撞击力虽有很多研究,国内外的规范中也有相关规定,但因撞击力计算是

2、一个复杂的力学问题,国内外不同的规范所采用的方法不同,计算结果相差也较大,在实际应用中带来较大的困难。2撞击力计算方法简述2.1船舶碰撞击力学过程经典力学中,处理碰撞问题,一般利用冲量定理和冲量矩定理来确定碰撞双方运动变化的关系,以经验性的恢复系数k来反映碰撞过程中机械能损失的程度,其中相撞的两物体简化为质点,未深究碰撞过程中的力的变化和量度以及具体材料抗冲击性、弹塑性及物体自身的结构组成问题。然而桥梁下部结构与外物的碰撞过程远不像经典力学假设的“质点-速度”系统那样简单。漂浮物或船只以初速度与桥墩台接触,双方碰撞的局部区域在瞬时冲击力下形

3、成材料弹、塑性变形或脆性破坏;接下来桥墩台发生弹性挠度变形并分别向上下传递,导致上部结构与墩台顶部发生同步或异步位移,地基土、岩体在瞬时作用下产生弹塑性变形;接下来产生弹性变形的各部位依次恢复,而塑性变形则仍然保留,碰撞双方脱离开或是不再相互作用。这一过程时间短、速度快,由于影吶因素繁多,对撞击荷载的计算比较复杂。从工程角度而言,计算都趋于简单化,省略掉次要因素。2.2目前常用的防撞荷载计算方法(1)公路桥涵设计通用规范漂流物横向撞击力公式F=WV/gT,考虑了船舶吨位、飘流物速度及碰撞时间。(2)铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-

4、2005),考虑了撞击角度、船行速度、船舶吨位和碰撞体的弹性变形情况F=γvsinαWc!1+c2。