跨海大橋深水樁基礎(chǔ)防船撞能力及安全評估研究.pdf

1、近二十年來我國修建了近百座的跨江、跨海大橋,許多都是舉世矚目的超級工程,但船撞橋而引發(fā)重大人員傷亡、財產(chǎn)損失的事件時常發(fā)生,說明在通航水域橋梁的防撞設(shè)計和防撞措施上還存在不足。我國橋梁防撞研究起步晚,早期重視程度不夠,防撞設(shè)計理論及計算多依賴國外的研究成果,這和我國橋梁總體建設(shè)水平極不相稱。本文結(jié)合平潭海峽大橋工程,基于現(xiàn)場模擬試驗、數(shù)值分析及理論分析的方法,研究跨海大橋深水樁基礎(chǔ)的防船撞能力,在此基礎(chǔ)上進行船撞橋風險概率的安全評估,提

2、出跨海大橋深水樁基礎(chǔ)選用的防撞類型,及其防撞設(shè)施設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)。本文主要成果體現(xiàn)在:
　　1.結(jié)合平潭大橋開展船舶撞擊橋梁基礎(chǔ)現(xiàn)場模擬試驗,驗證船撞橋梁數(shù)值仿真分析所采用的計算參數(shù)準確性和數(shù)值仿真計算方法的合理性?，F(xiàn)場模擬碰撞試驗結(jié)果表明:橋墩在環(huán)境激勵下的自振頻率與有限元模擬計算得到的自振頻率比較接近,振動現(xiàn)場測試的加速度或速度的數(shù)據(jù)曲線與數(shù)值模擬計算得到的數(shù)據(jù)曲線呈現(xiàn)出強烈的非線性,但二者曲線總體趨勢一致。試驗驗證了防撞鋼

3、套箱以及船用鋼材采用各向同性應(yīng)變率相關(guān)的塑性模型中相關(guān)本構(gòu)關(guān)系及相關(guān)的計算參數(shù)的合理性,為船橋碰撞有限元模擬提供了試驗依據(jù)。
　　2.對船舶撞擊橋梁樁基礎(chǔ)進行數(shù)值模擬計算,結(jié)果表明:船橋碰撞最不利計算工況是最低通航水位下正撞時的工況,此時樁基礎(chǔ)的樁基彎矩最大。與無防撞設(shè)施的樁基礎(chǔ)相比,有防撞設(shè)施的樁基礎(chǔ)受船撞后最大撞擊力、承臺水平位移及樁基最大彎矩、最大拉應(yīng)力明顯減小,且船舶撞擊深度亦明顯減小。
　　3.建立了船撞作用下的群

4、樁基礎(chǔ)力學模型,提出承臺受扭轉(zhuǎn)作用時的單樁樁基內(nèi)力計算方法。
　　4.采用經(jīng)驗公式法、有限元法及動力模擬法對船撞力進行了計算,運用 AASHTO模型對船撞樁基礎(chǔ)的概率進行了計算,并以此為基礎(chǔ)得出防撞力標準。結(jié)果表明:動力模擬計算的船撞力最大,其中主通航孔各墩為34.66MN,非通航孔為22.14MN;船撞樁基礎(chǔ)的概率主通航孔各墩為2.187×10-4,非通航孔為0.492×10-4;經(jīng)檢驗假定的主通航孔墩設(shè)計防撞力標準34.5MN