论文摘要
随着交通运输业的飞速发展,船舶也趋向大型化,由此引发的船舶撞墩毁桥的事故也逐渐增多。各种有关资料显示,船舶撞击已成为航道上桥梁倒塌的主要原因之一,导致经济和人民生命财产造成了巨大的损失。因此,对桥梁下部结构的防撞设计进行研究具有极其重要的意义。目前,国内外关于桥梁防撞设计研究的焦点主要集中在被动防撞设计,对主动防撞设计研究很少。特别是国内,这方面的内容可以说是一片空白。针对这种情况,本文运用数值仿真方法,围绕桥梁下部结构主动防撞设计进行了研究,主要工作及研究成果如下:(1)通过对各国规范船撞力计算公式进行分析和比较,讨论了等效静力船撞力的合理性问题,并对设计船撞力的取用提出了建议。(2)通过常规设计的桩柱式桥墩在不同吨位船舶撞击作用下的仿真计算,从荷载—位移曲线、结构变形、截面的应力应变关系、裂缝开展等深入分析了桥墩在不同水准撞击荷载作用下的主动抗撞性能。研究结果表明:在常遇撞击荷载作用下,桥墩受损较小,基本不影响桥梁的正常使用;在大的撞击荷载作用下,桥墩受损严重,有失稳破坏的危险,严重影响到了桥梁的正常使用,必须对其进行处理;在罕遇撞击荷载作用下,桥墩有倒塌的危险,说明了桩柱式桥墩在遇到偶然的大型船舶撞击时,自身的抗撞能力是比较脆弱的。(3)对不同参数的桩柱式桥墩进行了一系列的仿真计算,通过结构位移、应力、裂缝的比较和分析,对桩柱式桥墩的抗撞优化设计进行了探索,并得到了一些有用的结论:通过加强系梁设置提高桩柱式桥墩的主动抗撞性能是有效的;通过加大配筋提高桩柱式桥墩的主动抗撞性能,综合各方面因素考虑,并不可行。(4)结合工程实例,通过仿真计算结果与传统桥梁鉴定方法结果的比较和分析,验证了仿真方法的可靠性、优越性以及替代部分现场检测的可行性。(5)应用上述对桩柱式桥墩优化设计的研究结论,通过对工程实例优化前和优化后的两种结构形式在相同撞击力作用下的仿真计算结果进行对比,结果表明了优化设计成果的可行性。