船桥碰撞动力学过程的非线性数值模拟

摘要

为了确定船舶对桥墩碰撞力的大小,提出了基于非线性有限元分析技术的船舶和桥梁碰撞作用的动力全过程模拟方法.通过建立全船有限元模型并细化首部结构,考虑周围流场的作用,对强非线性的碰撞过程进行模拟.同时考虑了船舶吨位、碰撞初速度、碰撞位置、桥墩截面形式与尺寸等因素的影响,将不同吨位的计算结果和规范及经验公式进行了比较.结果表明,显式瞬态非线性有限元分析技术可以对船桥碰撞过程进行成功模拟;AASHTO公式适用于小吨位船舶的低速碰撞,修正的Wosin公式适用于大吨位船舶高速碰撞;船舶速度和吨位对最大碰撞力的影响最显著,碰撞的部位和桥墩截面形状影响次之,桥墩截面尺寸影响非常微弱.该方法可以有效地解决桥梁设计过程中碰撞力取值问题.