泰州大桥中塔墩防船撞研究

泰州大桥主墩位于航道边缘,可能遭受船舶的撞击。为保护大桥,综合考虑多种因素研究大桥中塔墩防船撞方案。针对泰州大桥三塔悬索桥型,结合通航船舶规划、桥梁参数、桥墩基础特点,开展防撞研究,提出针对性防撞方案,进行防撞特性计算分析,确定防撞方案的技术、经济特性。通过有限元数值仿真技术,研究泰州大桥在船舶撞击下的安全性和防撞方案的有效性。     

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。     

装配式UHPC防船撞耗能装置的性能

提出一种新型装配式超高性能混凝土(UHPC)防船撞耗能装置。该装置由模块化生产的独立UHPC分箱组成,各分箱通过高强螺栓进行连接;采用非线性显式动力分析程序ANSYS/LS-DYNA对该防撞装置的性能进行分析与研究。研究结果表明:这种防撞装置可以显著减小撞击力并延长船桥碰撞时间,在1,3和5 m/s这3种不同撞击速度下,最大撞击力分别降低19.00%,39.17%和33.15%,撞击持续时间分别延长47.68%,132.61%和168.89%;当撞击速度为5 m/s时,船桥碰撞产生的撞击力为31.1 MN,超过桥墩设计抗力,而防撞装置的存在使最大撞击力下降到非破坏性水平20.79 MN。     

船撞力强度指标对船撞桥响应的影响

确定船舶的撞击力是桥梁设计的关键问题之一,本研究针对船撞力强度指标的选择,探讨了不同船撞力强度指标对桥梁结构响应的影响.首先建立了一艘轮船撞击刚性墙的高精度有限元模型,得到了不同撞击吨位与撞击速度下的船撞力时程,并根据不同的船撞力强度指标进行了等效,将等效静力作用于结构的响应值与结构动力响应值进行了对比.结果表明,平均船撞力得出的结构响应最小,局部平均船撞力与峰值船撞力得出的动力响应相差不大;从结构响应随撞击吨位与撞击速度的变化规律方面来看,采用局部平均船撞力作为强度指标更为合理;在采用3种船撞力强度指标时都必须考虑动力效应的影响,否则会得到偏小的结构响应值.     

落石撞击双柱式桥墩破坏模式及抗撞性能分析

基于非线性接触有限元数值模拟技术建立高精度落石-桥梁碰撞模型,对不同参数下桥墩的动态响应和破坏模式进行参数分析,主要研究的参数包括:桥墩上部质量、桥墩箍筋间距、落石质量与速度以及撞击位置.分析了我国规范给出的建议桥墩抗撞能力计算方法,并与实际抗撞能力对比.研究发现:落石高速撞击下桥墩的破坏形式以弯曲破坏为主,但是上部结构质量和落石速度的增加和撞击位置的改变会使桥墩的破坏形式由弯曲破坏向剪切破坏转变.落石冲击桥墩上部造成的破坏程度相比其他位置小,改变撞击方向会显著影响撞击点上方的桥墩侧向位移.我国公路桥梁抗震设计细则公式给出的计算方法低估了桥墩实际的抗撞能力,轴压力对桥墩的抗撞性能有明显提升,建议考虑在计算公式加入轴压力因素.     

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。     

非通航孔桥防船撞拦截系统的研究概述与实例分析

非通航孔桥抗冲击能力较差,抵御船舶撞击能力较弱,易造成桥梁结构失效。目前,相对于非通航孔桥墩,通航孔桥墩设计了各种类型的防船撞装置,并应用于众多桥梁结构上。然而,非通航孔桥按照通航孔标准进行防撞设计是不现实的。近年来,非通航孔拦截系统的研究工作较少,对现有几种不同类型的拦截系统进行分析,对比工作原理、适用条件等,为今后非通航孔桥拦截系统的工程应用提供参考依据。以宁波舟山港非通航孔桥为背景,结合航区环境、经济因素等,采用消能重力锚自动下落式浮基高架拦截系统。通过能量法进行消能分析,有限元软件ANSYS/LS-dyna进行船舶撞击拦截系统动态模拟,结果显示该拦截系统可有效拦截船舶。     

基于LS-DYNA的船舶-桥墩碰撞数值模拟

文章基于 Ansys／Ls‐dyna软件,建立船舶、桥墩三维有限元计算模型,并对船舶－桥墩碰撞进行有限元仿真计算,分析船舶－桥墩碰撞的基本过程、碰撞过程中碰撞力的大小、船艏及桥墩的损伤变形等,为避免船舶碰撞桥墩事故发生寻找安全措施。     

考虑墩顶约束作用的桥墩船撞力学模型及其响应

在考虑上部主梁对桥墩墩顶约束及基础约束作用的基础上,建立了边界条件合理的船舶与桥墩撞击理论力学模型,采用Laplace正变换和Crump逆变换,对该动力控制微分方程进行理论求解并分析撞击力与位移响应。将理论计算结果与欧洲规范以及未考虑墩顶约束的悬臂墩模型计算值进行了比较,结果表明考虑被撞桥墩墩顶受上部结构的约束作用对撞击响应的影响较为显著。分析上部主梁结构等效约束刚度与被撞桥墩船撞力及墩顶位移的关系并与欧洲规范和铁路规范进行了比较。建立了峰值撞击力简化计算公式,该公式在欧洲规范的基础上增加考虑了桥墩侧向刚度、船舶质量及船艏刚度等因素,与其他规范公式在改变不同参数的情况下进行了比较,验证了其具有较好的适用性。     

大跨度斜拉桥耗能型辅助墩抗震性能试验研究

结构损伤控制概念是指通过容易替换的牺牲构件在地震中发生塑性变形耗散地震能量,同时主要构件保持弹性或发生轻微的损伤.针对大跨度斜拉桥的抗震性能主要依靠结构体系的特点,提出了通过牺牲辅助墩耗散地震能量,从而减轻主塔损伤的控制策略.为了研究辅助墩的抗震性能,对3个大比例的钢筋混凝土空心矩形截面模型进行拟静力试验.第一个试件是原设计的单柱墩,另外两个试件是双柱墩,墩柱之间通过耗能构件剪切型连杆或屈曲约束支撑连接.对反复荷载作用下试件的破坏形态、滞回曲线、位移延性和耗能能力、骨架曲线及刚度退化、耗能构件的变形能力等作了对比分析.结果表明,与单柱墩相比,耗能构件增加了双柱墩的刚度和强度,能够提高双柱墩的抗震性能.     

Research on the Pressure Behaviors of Jet Flow Energy Dissipation Basin by Aerated Flow Splitting Piers

Through model tests, the pressure strength behaviors of jet flow energy dissipation basin by aerated flow splitting piers are studied thereby obtaining the varying relations between the time-averaged pressure and fluctuating pressure along the energy dissipation basin as well as the sharply weakening laws of pressure strength coefficients with an increase in inundation degrees. The tests indicate that when the critical water fluctuates (inundation ratio σ=1), the fluctuating pressure strength of energy dissipation basin is the biggest. Also, the pressure spectrum of the fluctuating pressure strength and the mini-water depth of the downstream of energy dissipation basin are studied via tests.     

掺气分流墩射流消力塘压强特性的研究

通过模型试验研究了掺气分流墩射流消力塘的压强特性,得出了时均压强和脉动压强沿消力塘的变化关系及最大压强系数随淹没度增大急剧衰减的规律。试验表明,当临界水跃时（淹没度σ＝１）,消力塘的脉动压强最大。试验还对脉动压强的功率谱、消力塘下游最小水深进行了研究。该研究可供工程设计时参考。     

新型抗震耗能剪力墙地震耗能计算及优化分析

用两种方法推导了耗能剪力墙的地震耗能计算公式,结合时程分析对一耗能剪力墙结构模型进行了地震耗能计算．基于最大反应的首次超越和塑性累积损伤的双重破坏准则进行耗能装置设计参数的优化分析,提供了一个优化算例．计算结果表明：要使耗能墙的抗震控制效果达到最佳,耗能装置的刚度和强度应适中．     

耗能减震结构的振型分解法

针对设置不同耗能器的减震结构在基于等效线性化的振型分解反应谱法进行分析中存在的等效线性化方法不同从而导致动力分析的计算精度和计算量不同的问题,文章采用实模态强行解耦振型分解法和复模态分析法进行对比分析,探讨2种方法在安装有不同耗能器的减震结构动力分析中的适用性.数值分析结果表明,对安装有粘滞耗能器的减震结构为保证计算精度宜采用复模态分析法,而对设置有粘弹性、金属屈服型或摩擦耗能器的减震结构,建议采用实模态强行解耦的振型分解法.     

高桥墩几何非线性分析的能量法

考虑地基弹性变形影响,用能量法对高桥墩进行几何非线性分析。在基础弹性约束下,墩身的形函数用墩自身弹性变形与基础平、转动产生的刚体位移之和来构造。算例计算结果表明,对弹性地基高桥墩的设计计算,几何非线性及地基弹性变位的影响均不可忽视。     

熵产生与能耗散

从一般的局域平衡系统的熵平衡方程出发,分析讨论能耗散的物理本质及其与熵产生密度σ的定量关系,指出存在三种不同形式的能耗散:机械能转变为内能,内能中较高质的自由焓转变为低质的内能,内能从高温处转移到低温处时的眨值。结果表明,三种形式的能耗散率Φ_1虽都是Tσ的分量,但总能耗散率Φ与Tσ的普遍关系不是Tσ=Φ而是T(σ-w)=Φ,其中Tw=是单位体积内的体积力对扩散流的功率(而不是一般的功率)。这些结论与已有文献所提出的不同。本文还分析讨论了某些非局域平衡系统的熵产生与能耗散的关系,得出新的结论。     

崩塌滚石消能桩结构设计计算方法

提出了一种利用桩-土材料的弹塑性性质,将崩塌滚石的冲击动能转化为土体和桩体的弹塑性变形,从而降低崩塌滚石运动速度,拦截滚石的消能桩结构.基于能量守恒定律和弹性地基梁法,推导了消能桩系统在滚石冲击作用下的变形计算公式.对于消能桩的设计,根据勘察资料获取滚石的粒径、下落高度并考虑坡面条件等因素可以估算其运动动能,采用推导公式可计算出消能桩在给定控制变形量条件下的耗能量,从而可以确定消能桩的设计.通过两个崩塌滚石实例对计算模型的运用进行说明,实例计算结果也表明了计算模型具有较好的实用性.     

MDOF桥墩结构基于能量的抗震性能分析方法

针对脉冲型近场地震动的高能量输入,有必要发展以能量为指标的结构抗震性能分析方法.基于能量平衡原理,在给出多自由度体系的地震输入总能量和滞回耗能需求、结构耗能能力以及总能量沿各节点分布等计算方法的基础上,建立了一种基于能量概念的桥梁结构抗震性能评估方法.以3座加拿大的实际桥墩为算例,以近震记录和模拟脉冲为输入,验证了所建议方法的有效性和必要性.最后,以MDOF实体桥墩的时程分析结果为基础,对采用Akbas模型近似确定能量在以弯剪变形为主的中、低高度RC桥墩各截面分布的适用性进行了检验.     

不可逆过程中的能量耗散函数

不可逆过程热力学提供了研究传输过程统一的标准方法.文章介绍了在有交互传输的系统中,其不可逆过程中的能量耗散函数的数学表达式。