船桥碰撞非线性数值仿真研究

为了研究湘江流域典型桥梁船桥碰撞时的撞击力和能量转换过程，为后续大桥的防船撞设计提供参考，以株洲建宁大桥为研究背景，按照实际尺寸建立货船和桥墩模型，并使用ABAQUS有限元软件对其进行非线性动力仿真分析，研究了船桥碰撞过程中，船的撞击速度、吨位和撞击角度对撞击力的影响，以及船的变形情况和船桥碰撞中的能量转化关系。研究结果表明：船撞力峰值和船速存在正相关关系；船舶的吨位越大，撞击力峰值越大并且撞击的时间越长；船的撞击角度与碰撞时间之间没有呈现出明显的规律；船的撞击速度、吨位和撞击角度3种影响因素对船桥碰撞的撞击力和船体变形均有影响，但主要因素还是船速和船的吨位；在碰撞过程中，船的撞击动能基本转化为塑性变形能，船体变形主要集中在船艏碰撞区域，远离碰撞区域的船身部位没有明显的变形。     

车辆撞击作用下预制拼装桥墩动力响应数值分析

为研究车辆撞击作用下预制拼装桥墩的动态响应与损伤,采用显式动力分析软件LS-DYNA建立具有滑移导向面的预制拼装桥墩三维实体分离式模型。与摆锤撞击试验结果进行对比,验证了有限元模拟方法的可靠性。基于该模型,探究了预制拼装桥墩与整体式桥墩的动力响应差异,并进一步分析撞击位置、节段数量、导向面的倾斜角度、初始预应力水平对撞击力和桥墩变形的影响规律,最后结合各国规范对比其等效撞击力值。结果表明：具有滑移导向面的预制拼装桥墩在车辆的撞击下,其位移响应模式为顶部节段围绕底部节段为中心产生摇摆行为;当预应力水平从10%提高到20%,顶部节段侧向位移减小程度达25%;我国规范给出的撞击力值偏小,当车辆速度大于等于80km/h时,卡车撞击该预制拼装桥墩得到的撞击力值均高于我国规范值。     

船舶撞击近海风机群桩基础的离心模型试验

建立船舶撞击近海风机群桩基础的离心模拟系统.在饱和密砂中开展了4组2×2群桩的撞击试验，包括水平撞击和撞击点距承台中心4.5倍桩径的水平偏心撞击群桩基础试验以及水平撞击和水平偏心撞击装有上部风机的群桩基础试验.重点考察承台上部风机存在与否以及船舶撞击位置对船舶撞击力和群桩基础动力响应的影响.试验结果表明，风机与群桩基础之间存在明显动力相互作用.承台的振动带动风机发生水平摆动和扭转振动；风机分担和消耗一部分经船舶撞击传递给群桩基础的能量，导致在自由振动阶段承台的振幅快速衰减.撞击承台的位置对撞击力和群桩内力有明显影响.对比水平和水平偏心撞击群桩试验，虽然偏心撞击工况下的撞击速度比水平撞击工况下的大26%，但偏心撞击的撞击力峰值比水平撞击的小20%；在群桩受偏心撞击工况下各基桩桩头弯矩峰值相差最大达3.2倍.偏心撞击更易引发群桩破坏.     

累积撞击下船艏模型撞击力-撞深关系

近年来水运行业日新月异导致船桥碰撞事故频发，采用桥梁防撞设施虽能抵御船舶撞击作用，但仍缺少对船桥碰撞全过程的再现与量化分析。为绘制船艏在大变形情况下撞击力与撞深的定量关系，再现船桥碰撞过程，首先采用大质量水平冲击试验装置，对500 DWT无球鼻艏的缩尺船艏模型开展多次连续累积碰撞试验。其次采用大型有限元分析软件LS-DYNA建立精细化缩尺船艏模型，并通过重启动功能对多次连续累积碰撞开展仿真分析，与试验结果比较分析。试验与有限元分析结果表明：随着撞击次数的累加，缩尺船艏模型的单次撞击力峰值和累积撞深均逐步加大，而每次撞深增量和碰撞时间均逐步减小。船艏模型结构碰撞损伤深度与吸收的能量有基本确定的对应关系。     

弧形水上升降式桥梁防撞装置防撞能力研究

针对重庆万州长江公路大桥两端部分拱圈及立柱在三峡水库蓄水淹没时可能因船舶失控或走偏航道而碰撞垮塌的情况,提出了弧形水上升降式桥梁防撞装置,旨在防止此类恶劣事故的发生,并通过Abaqus有限元软件模拟了最不利工况下船舶撞击该防撞装置的过程。数值模拟结果表明,该装置具备较好的防撞能力,具有非常良好的发展前景。     

桥梁抗船撞还是防船撞观点探讨

主要分析了我国西部地区桥梁防船撞研究工作的现状及存在的问题,提出桥梁防船撞研究及设计中,在保护桥梁安全的同时,应使船舶也得到有效保护。推荐的按河道流场横向分布计算船撞速度以及新型的柔性耗能防撞装置,在防撞理念和船桥防护效果方面具有较大创新。     

LRB隔震桥梁遭受超高车辆撞击时的响应分析

采用线性弹簧碰撞单元,用ANSYS有限元软件建立了超高车辆一桥梁的碰撞模型,对LRB隔震桥梁受到超高车辆正向撞击时的整体响应进行了非线性时程分析.结果表明,车桥碰撞时能产生较大撞击力;铅芯橡胶支座在超高车辆撞击桥梁时能消耗撞击能量,可有效地减小碰撞力向桥墩传播,起到"隔震"作用;影响撞击响应的主要因素是碰撞刚度、超高车辆的质量和速度.最后,为了便于工程设计提出了超高车辆-桥梁碰撞力的计算公式.     

车辆对桥墩撞击力的影响参数分析

为了分析不同车辆参数对车撞桥墩撞击力的影响,基于ANSYS/LS-DYNA平台,采用F800双轴卡车模型,建立了车桥碰撞有限元模型。考虑卡车车厢货物刚度、撞击偏心距、车辆重量和车辆撞击速度4种参数的变化,计算了各种工况下的撞击力,并与规范限值进行了比较。结果表明：偏心距不同时,撞击力峰值差异较大,且车辆不同部位与桥墩撞击产生的撞击力峰值也不相同;货物刚度对撞击力峰值有一定影响;撞击力峰值随车重和撞击速度的增加而显著增大。     

船队撞击大桥桥墩时的能量计算方法

研究和分析了江河中的运输船队撞击大桥桥墩时的能量，提出了一种计算方法，推导出了计算公式，并附有实例，解决了大桥桥墩防撞设计中的一个关键问题－－船队的能量计算问题。     

内河单柱式航标防撞有限元动力分析

利用ABAQUS非线性有限元程序,对船舶撞击航标桩的土体结构进行有限元动力分析,分别对无防撞设施和防撞设施分别为钢飘护舷和钢管防护架的航标桩受到撞击后的动力响应进行分析.通过应力、位移及加速度响应时程曲线对3种情况进行对比分析与优化选择.结果表明,采用钢飘护舷具有更好的防护作用.同时也提出了设计及使用的问题和建议,为今后推广和使用具有一定的指导意义.     

宜昌长江铁路大桥桥位桥孔的水文影响因素

在跨江桥梁工程设计中,需统筹考虑大桥建设与桥区河段河道、防洪、航道、航运的相互关系,兼顾地质、水文和桥梁结构方面因素,确定合适的桥位、桥跨及墩位,将大桥建设对河道演变、防洪、航道和航运等方面的影响降到最小.以宜昌长江铁路大桥为例,介绍了相关的水文专项研究情况.综合分析表明:宜昌桥主桥墩位置及跨度布置既满足洪水期的通航要求,也满足枯水期的通航要求,并能适应远期航运发展的需要.该实例可为国内其他大型跨江桥梁的设计论证提供参考.     

过江架空超高压线路在线取能灯光指示装置

为应对过江架空高压电力线路对过往船只的潜在安全威胁,可在架空高压电力线路上安装灯光指示,以装置防止船只撞击过江电缆事故的发生.本装置采用感应方式从500kV超高压电力线路中在线获取能量,为高亮度、高能效的LED灯组供电.以超级电容为储能方式,避免电力线路负荷大范围波动影响红光LED灯组的能见度.采用初始磁导率高的软磁材料制作开口铁心.独特结构设计和多重保护措施,使安装后的装置经受了线路大电流冲击,表现出良好的安全性,且重量轻,体积小,安装方便.     

兰青线峡下湟水河钢管混凝土拱桥静载试验分析

对运营1a后的兰青线峡下湟水河的一座96m双跨下承式钢管混凝土系杆拱桥,进行了静载试验检测,观测试验荷载作用下结构内力/应力、变形/位移反应,以便评价该桥总体施工质量,鉴定该桥的承载能力,为工程的运营、养护和维修提供必要的参考资料,同时也从结构角度验证该类桥在使用上的合理性、受力上的优良性。     

基于振动响应分析的部分斜拉桥阻尼器优化

为了对部分斜拉桥进行抗震阻尼器优化设计,以珠海市鸡啼门特大桥为例进行分析。建立ANSYS有限元模型,采用反应谱法分别分析了不同工况组合,50年内地震强度超越概率10%和2.5%地震作用下结构振动响应。研究发现:可以增加固定支座水平承载力或者允许固定支座在地震中剪断来提高该类桥梁的抗震性能;对桥梁进行阻尼器优化设计,通过对比分析,确定本桥所对应的最优阻尼器设置参数[ξ]=0.3,C=2×103 kN（m/s）-ξ;对阻尼器优化结果进行验算,发现在该阻尼器参数下桥梁墩柱关键截面的内力显著减小,优化效果最高使得屈服弯矩减小69.3%。     

管桥耦合下管线悬索桥的动力特性和地震反应

为了研究管线悬索桥大直径管线和桥梁的耦合作用对结构动力特性和地震反应的影响,以澜沧江管线悬索桥为研究对象,利用有限元软件建立实桥模型,分析了管线悬索桥在管桥耦合作用下的动力特性,并研究了管桥耦合对桥梁地震反应的影响.结果表明,与未耦合时相比,管桥耦合作用下桥梁结构的自振周期较长,自振模态被激励的先后顺序发生变化;在地震波激励下,管桥耦合作用对管线悬索桥不同构件的受力和变形具有不同的影响,其中索塔顺桥向剪力和主梁横向位移均减小,主梁上弦杆轴力和竖向挠度均增大.在计算过程中考虑管桥耦合作用的影响能够比较真实地反映结构实际的动力特性.     

桥涵水文2020年度研究进展

桥涵水文主要是依据河流和水文环境等各项因素进行桥梁设计,是桥位环境设计的一项重要基础工作。通过梳理近年来桥涵水文的发展状况,从桥涵水文中的一些关键问题,如桥涵水文研究方法、设计洪水流量、桥梁基础冲刷的成因、影响因素和桥梁墩台冲刷深度的计算等方面阐述桥梁水文的发展成就,对当前的研究难点和未来的研究热点进行了简要的概括。     

合龙次序对成桥状态的影响分析

桥梁合龙是桥梁施工中非常重要的一个环节,合龙次序与解除临时固结时机的不同会对成桥内力和线形状态有较大的影响.文中以九华河大桥为例,采用有限元软件MIDAS Civil 2010分别建立了3个不同合龙次序及解除临时固结的计算模型,对其产生的挠度及应力变化进行了比较分析.为类似预应力连续梁桥设计和施工方案的选择提供参考.     

西南成品油管道河池-陆桥段猫场河悬索管桥设计探讨

悬索管桥是采用抛物线形主缆索悬挂于塔架上,并绕过塔顶在两岸锚固,管道用不等长的吊杆(吊索)挂于主缆上,输气管道受力简单,适合于大口径管道的跨越.猫场河跨越管道已经安全运行5年,各项变形检测均控制在规范之内.从悬索管桥的建设实践来看,取得了不少成功的经验,通过了施工和生产运行检验,显示了其经济合理、安全可靠的优越性.     

基于温度循环迭代精确施加斜拉桥初始索力

为了准确施加斜拉桥的恒载初始索力,提出了一种基于ANSYS平台控制温度索力迭代施加的方法,从而精确施加斜拉桥初始成桥索力.以设计索力作为目标值,考虑斜拉桥几何非线性因素,初始索力以初始温度的形式施加到斜拉索上,运用APDL二次开发软件编制了斜拉桥成桥索力迭代计算程序,并将该程序应用于双塔双索面钢-混凝土叠合梁斜拉桥结构分析中.结果表明,桥塔两侧斜拉索的计算索力与目标索力误差均在5%以内,该初始索力迭代方法具有方便快捷和效率高的优点.