船舶撞擊下橋樑的全過程損傷機理及損傷評估方法研究

《船舶撞擊下橋樑的全過程損傷機理及損傷評估方法研究》是依託浙大寧波理工學院，由郭健擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：船舶撞擊下橋樑的全過程損傷機理及損傷評估方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郭健
• 依託單位：浙大寧波理工學院

項目摘要

隨著我國綜合交通運輸體系的發展，大型橋樑建設快速發展與船舶水運航道日益繁忙同時並存，這使得船撞橋事故還難以避免，特別對於寬闊水域的非通航孔橋樑，船撞橋是橫向作用荷載中的首要風險破壞因素。本項目預期通過對船撞橋的損傷機理進行分析，提出在非通航孔橋樑安裝分散式小型線上監測系統，獲取船舶撞擊下的結構反應，深入研究基於碰撞全過程分析的構件損傷評估方法。計畫開展的工作是在船舶撞擊橋樑的多元耦合動力系統中，針對撞擊過程的非線性動力特徵，考慮不同構件間撞擊力和能量的傳遞及耗散規律，來研究橋樑損傷機理並構建損傷評估方法。通過把碰撞中的過程監測與過程識別相結合來完成，更多地從過程測試數據分析中去發現潛在的結構損傷隱患，使損傷識別更具有針對性，以提升技術方法的精確性和快速有效性，從而提高災後橋樑結構安全評估的可靠性和工程可套用性。

結題摘要

本項目研究按計畫開展了研究工作，整合了理論分析、數值仿真、試驗研究等多方面的研究力量開展技術攻關和前沿探索，取得了一些重要的研究成果。在研究中也發現了一些過去在船橋碰撞的損傷識別理論和實驗研究中沒有很好解決的一些理論問題，如考慮水流作用的船橋碰撞數值模擬；撞擊力下樁基有效剛度的計算；船舶撞擊試驗的撞擊力真實模擬；撞擊力下橋樑支座處的結構中能量的轉移；模型實驗中材料塑性變形相似性；不同撞擊力工況的相關性；損傷識別算法的穩定性等問題。項目研發針對船橋碰撞的動力系統，考慮線性和非線性階段的撞擊力傳遞，獲得了碰撞全過程的測試數據，完成了船橋碰撞的構件損傷機理研究。結合矩陣理論和數據多尺度分析，開展了橫向力作用下橋樑的損傷評估方法的研究，取得的研究成果能夠對船橋碰撞事故後既有結構的安全性進行有效的評估。現已安排在浙江已開工建設的一座跨海大橋中安裝相關測試系統，結合工程施工中獨立防撞墩的現場大撞擊力試驗，來開展進一步的工程驗證研究，推廣套用本研究成果的。