拱形自浮式水上升降防撞装置的浮性与稳性

拱形自浮式水上升降防撞装置是由重庆交通大学发明的一种新型桥梁防撞装置,它主要由导向井、防撞带和浮筒三大部分组成;其中防撞带和浮筒都是钢结构,导向井采用钢筋混凝土结构,整个结构长达300多米。对于如此庞大的水上自浮式装置而言,该装置在水上的浮态与稳态是保持防撞装置自身运行可靠、受力合理的关键。为此通过模型试验验证防撞设施浮性与稳性。试验结果表明在三种典型水位流量工况下,防撞设施的浮态与静水条件下大致相同。当船舶撞击防撞带,使防撞带破损进水,防撞带的水上浮出高度仍可保证在1 m以上,防撞设施仍具有较好的浮性。在内河中的波浪,以及船行波作用下,防撞带在拱顶处、距拱顶1/4处,不会产生的较大竖向晃动,保持良好的稳性。     

拱形自浮式水上升降防撞装置防撞带结构形式比选

为了更好的保护重庆万州长江公路大桥,重庆交通大学发明了拱形自浮式水上升降防撞装置。这种新型的桥梁防撞装置主要是由导向井、防撞带和浮筒3大部分组成。针对两种不同结构形式的防撞带,采用有限元软件ABAQUS对其结构受力特性、船舶撞击后的防撞效果进行分析,同时在施工工艺和维护难度等方面进行比较,对比发现全钢结构比钢管混凝土结构具有十分明显的优势。因此选择全钢结构作为拱形自浮式水上升降防撞装置防撞带的结构形式更为科学合理。     

弧形自浮式防撞装置运动响应及受力特性分析

针对弧形自浮式防撞装置导向机构在日常运行过程中易发生塑性变形的问题,建立了基于三维势流理论的弧形自浮升降式防撞装置水动力分析模型,对不同入射角的波浪与水流共同作用条件下装置的运动响应及导向机构的受力特性进行分析,结果表明:水流的持续作用有利于减小防撞装置的运动响应;浮筒下游侧导向机构的刚度较大导致了该部分机构受力过于集中而其他导向机构未受力或者受力较小的现象;波浪入射角对导向机构的受力影响较大,当波浪入射角与水流流向的夹角较小时,波流的叠加效应会增大,造成下游侧导向机构受力陡增。     

拱形防撞装置模型设计与相似性检验

由重庆交通大学研发的拱形水上升降式桥梁防撞装置对拱桥易撞部位进行防护,并能随水位变化而升降。本文通过水工模型与有限元模拟的方法研究防撞带模型结构整体刚度与原型相似,验证了模型与原型的相似性。     

桥墩倾斜方向对自浮式防撞装置防护效果影响研究

随着航道上大跨度桥梁的建设愈加广泛,其桥墩在水面附近往往具有一定的倾斜角度。为研究桥墩倾斜方向对自浮式防撞装置防护效果的影响,文章基于装备自浮式防撞装置的2种倾斜方向的桥墩与6 000DWT级散货船为研究对象进行非线性有限元仿真碰撞计算,分析桥墩倾斜方向对不同航速船舶撞击下桥墩撞击力、系统能量转换、船艏结构破坏的影响。结果表明：外倾式桥墩受到撞击力更小,其防撞装置通过变形吸收能量更多、防护效果更好。研究成果可为大跨度桥墩设计与防撞装置的开发提供重要的参考价值。     

隔离墩与自浮结构相组合的桥梁防船撞系统方案与评估

随着跨江跨海桥梁与船舶通航数量日益曾多,船桥碰撞的概率也日益增大,所以亟须提出桥梁防船撞设计方案。针对既有椒江大桥水中通航孔桥墩,首先通过规范和Midas/Civil软件计算出桥墩结构的自身抗撞能力;基于非线性动力软件ANSYS/LS-DYNA建立有限元模型计算得出典型桥墩遭受3 000 t级船舶正向和侧向撞击工况下的撞击力;通过比较桥墩自身抗力与船舶撞击力,提出了一种隔离式防撞墩与自浮式消能圈相组合的新型桥梁防船撞方案,然后对单独设置隔离式防撞墩和设置隔离墩与自浮结构组合防撞系统两种工况进行计算。结果表明:桥墩自身抗力为14.40 MN,而受船舶撞击所产生的最大撞击力为24.38 MN;设置组合防撞系统后,桥墩墩身所受的撞击力为0,隔离式防撞墩与自浮式消能圈有效保护了桥墩结构,且减小了船舶损伤。     

运河桥梁浮式防船撞设施的模拟计算

为了避免船舶与桥墩的直接碰撞,达到既保护桥墩安全又保护船舶安全的目的,根据苏南运河桥梁防撞设计的特殊要求,利用船和防撞设施碰撞中走锚、浮体移动和锚链拉伸过程来消耗船舶动能的柔性浮式防撞原理,提出了桥墩防船撞设施方案;基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立了一艘1000 t级货船与防撞设施的碰撞模型,分析了撞击力、能量转换的特点和规律,并与船舶和桥墩直接碰撞的结果作比较,研究了浮式防船撞设施的工作效能.结果表明,浮式防船撞设施能够满足桥墩防撞要求,可为运河桥梁防撞设计提供参考.     

气浮结构的静稳性分析

建立了结构气浮静稳性分析的理论方法。导出了非对称多体气浮结构的初稳性高度的计算式。理论计算得到的稳心半径与模型试验和现场原型试验的测算值非常吻合 ;通过稳性高参数与静稳性曲线切线斜率的比较 ,气浮结构的静稳性分析理论和浮态分析理论得到了相互验证。所建立的气浮结构静稳性分析理论和浮态分析理论符合实际情况 ,可以在工程中应用 ;由于气浮力折减系数的影响 ,气浮体的浮稳性比对应的实浮体的浮稳性差     

马鞍山长江公路大桥防船撞设施的结构设计与数值模拟

文章围绕马鞍山长江公路大桥左汊桥主桥,通过设置新型自浮式复合材料防撞系统保护桥墩结构安全,论述其结构设计,利用Ansys/LS-Dyna非线性有限元分析软件,对中塔桥墩进行了船桥碰撞的数值仿真分析。结果证明,该防撞装置具有良好的缓冲吸能效果。     

论航道中桥梁防撞技术

经济的发展导致桥梁数量的激增,引发了船桥相撞事故发生率增加,由于其巨大的破坏性,桥梁防撞技术也越来越受到关注。本文主要讨论了目前桥梁中所采用的防撞设施及其优缺点和应用,包括弹性变形型防撞设施、重力方式防撞设施、人工岛方式防撞设施、桩群方式防撞设施、浮体系泊方式防撞设施、薄壳筑造围堰方式防撞设施等。同时对防撞技术在我国目前的应用概况进行了简单介绍。     

新型桥墩防撞装置研究

近年来船舶撞击桥墩的事故频繁发生,日益增多的船撞桥事故对桥梁防船撞研究提出了新的迫切要求。介绍了船桥碰撞研究现状,运用LS-DYNA软件建立了船舶撞击桥墩的计算模型。分别对无防护装置和有防护装置进行了数值模拟,对比其碰撞力演变、桥墩位移变形和能量吸收等结果;并对其进行了详细分析,得到了关于防撞效果的相应结论。研究结果对今后桥梁结构的防撞装置设计有一定的参考意义。     

珠海淇澳大桥船撞能力评估及防撞设计

淇澳大桥主桥为双塔独柱式单索面预应力混凝土斜拉桥,为判断桥墩结构是否满足防撞要求,采用MIDAS计算了桥墩抵抗船舶撞击力值,运用有限元建立了桥墩模型计算5000 t船舶撞击大桥2#主塔桥墩,及500 t船舶撞击引桥1#、0#桥墩的撞击力,撞击力计算与经验公式结果进行对比.结果表明,有限元法与美国ASSHTO规范计算较为接近,桥梁抗撞能力满足防船撞要求.考虑船桥双重保护的理念,船桥撞击时最大程度上保护船舶和降低桥梁损伤,主塔桥墩设计采用自浮式钢浮箱防撞装置,两引桥桥墩防撞采用橡胶护舷进行防护.     

泉州后渚大桥防撞岛结构试验与分析研究

以泉州后渚大桥防撞岛为工程背景,通过船撞模拟试验和非线性有限元分析,研究了船舶撞击防撞岛时的船撞力及防撞岛内部的应力分布和变形.试验和计算分析结果表明,设计船撞力超过设计预期的经验值30%以上,但防撞岛在船舶撞击下的破坏模式与设计预期的基本一致.     

猎德大桥防撞设施正向碰撞动力性能的数值仿真分析

根据显式瞬态非线性有限元分析技术,考虑碰撞中的材料非线性、几何非线性、接触非线性、运动非线性以及它们之间相互耦合的特性,用ANSYS／LS—DYNA软件建立了船与带有防撞设施的桥墩的有限元碰撞模型,并对碰撞过程进行了仿真计算．从整体上看,碰撞力是随着撞深的增加而增大．撞击船的碰撞动能基本上是被防撞设施以变形能的形式吸收,桥梁结构在吸收能量方面的作用很小．承台在碰撞中的损伤主要是由角钢的拉力对混凝土产生的高应力区引起的,其分布范围不大,持续时间很短,危害性很小．仿真结果反映了角钢支承钢管架防撞结构的基本性能,碰撞的整个时间历程得以全面的模拟实现,这是解析法和实验方法难以实现的．     

基于视频监控技术的桥梁防撞系统

针对桥梁防撞研究这一工程界的热点问题,概述了典型的桥梁船撞事故.以此为基础,提出了基于视频监控技术的桥梁防撞系统解决方案.通过摄像机的递次架设及视频分析技术完成了从发现、监视到报警的三级立体监控预警体系,对目标船舶进行实时、准确的监控,为桥梁的船舶碰撞问题提供了可行有效的解决方案.     

新型柔性防撞装置在山区桥梁中的应用

山区河流航道狭窄,滩多流急,通航环境十分复杂,同时桥梁林立,存在较大的船撞风险。综合分析国内外现有防撞技术,依托重庆双碑大桥,围绕船撞风险、船撞力、防撞方案等方面对该桥进行全面研究;并通过详细的方案对比分析,表明新型柔性防撞装置可削减约55%的船撞力;且在碰撞过程中拨转船头、改变航向,有效地保护了船舶与大桥安全,能较好地适应局部流速大、比降大、水位落差大的河段,在山区桥梁中具有广阔的应用前景。     

基于锁位的奇偶分区二进制树算法

无线射频识别(radio frequency identification,RFID)是物联网的技术核心,防碰撞技术则是FRID必须面对的问题,针对二进制树算法时延较长,寻呼次数过多,效率低下的特点,在现有改进的二进制树算法基础上,提出一种奇偶区域锁位的二进制树算法.通过将寻呼区域划分为奇偶2个区域,并进行分区搜索,在每个搜索周期内,自动识别1位或2位碰撞标签,减少了寻呼次数,以提高搜索效率;采取增加锁位寻呼指令,将标签的应答位数限制在只传送发生碰撞的比特上,由于每次寻呼的时候,已经检测出的比特位无需再传输,可以减少总的传输比特数量,大大降低了传输时延,理论分析和仿真结果都表明该算法的有效性和优越性.     

频域内海洋资料浮标垂荡运动特性研究

随波性作为海洋资料浮标的重要设计参数,影响着波浪参数的测量准确度。本文应用三维势流理论计算了圆盘浮标体的附加质量、兴波阻尼系数等水动力系数以及波浪激励力,基于单自由度运动方程研究了自由浮标的垂荡响应。考虑锚链垂向弹性回复刚度系数对浮标垂荡的影响,研究了两种类型系泊浮标在波浪中的垂荡运动响应。研究发现,直径3 m浮标较直径10 m浮标具有更好的随波性,且锚链对3 m浮标的垂荡运动的影响较10 m浮标更为显著。研究结果对波浪传感器的参数修正具有重要意义。