摘 要

随着水上交通的快速发展，船桥的碰撞问题也日益严重。为了避免船桥碰撞带来的灾难性的后果，给桥墩设置防撞装置是一个简单有效的方法。本文介绍了国内外船桥碰撞机理研究的发展与现状，初步设计了一个防撞套箱，运用LS-DYNA软件进行了建模，分析了套箱在不同工况下受到1000t船舶的撞击下的计算结果。改变套箱结构尺寸，分析计算得到最佳尺寸。本文主要工作如下：

（1）在查阅了大量参考文献的基础上，指出了船桥碰撞的研究意义，总结了国内外船桥碰撞机理研究的发展与现状。

（2）结合已有的研究经验与现有规范，对套箱尺寸进行了初步设计，解决了压载水的布置问题，并进行了静水校核和波浪校核。

（3）运用LS-DYNA软件进行了建模，分析了不同工况下受到1000t船舶撞击的计算结果，改变了外板厚和L型材的尺寸，分别计算不同尺寸下的碰撞力和撞深，分析得到最佳外板厚和L型材的尺寸。

关键词： 船桥碰撞 规范设计 有限元计算 最佳尺寸

Abstract

With the rapid development of water traffic, the problem of the vessel -bridge collision is becoming more and more serious. In order to avoid the catastrophic consequences of the vessel -bridge collision, it is a simple and effective method to set the crash protection system. This paper introduces the domestic and foreign development and current situation of the research on the mechanism of vessel -bridge collision, and designs an anti-collision system, and uses the LS-DYNA software to model and analyze the calculation results of impact of 1000t ship under different working conditions. Change the size of the system structure, analyze and calculate to get the best size. The main work of this paper is as follows:

(1) On the basis of a large number of references, this paper points out the significance of the vessel -bridge collision, and summarizes the domestic and foreign development and current situation of the research on the mechanism of vessel -bridge collision

(2) Based on the existing research experience and the existing norms, this paper initially designs the size of the anti-collision system, and solves the problem of ballast water layout, and carries out the static water check and wave check.

(3) This paper uses the LS-DYNA software to model and analyze the calculation results of impact of 1000t ship under different working conditions. By changing the size of the outer plate and the L profile, calculating the impact force and the impact depth under different sizes respectively, analyze and obtain of the best outer thickness and L-shaped size.

Keywords: vessel –bridge collision specification design finite element calculation best size

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 4

1.3 国内外研究现状 4

1.3.1 船撞桥事故的研究 4

1.3.2 概率风险评估的研究 5

1.3.3 船桥碰撞机理的研究 6

1.3.4 船撞力的研究 6

1.3.5 防撞设施的研究 7

1.4 本文主要内容 8

第2章 套箱的初步尺寸设计与规范校核 9

2.1 基本数据 9

2.2 初步尺寸设计 9

2.2.1 底板 9

2.2.2 舷侧外板 10

2.2.3 强力甲板 10

2.2.4 实肋板 11

2.2.5 底肋骨 11

2.2.6 普通肋骨 12

2.2.7 强肋骨 12

2.2.8 尺寸总结 12

2.3 压载水布置 13

2.3.1 正浮条件 13

2.3.2 浮心与重心位置 13

2.3.3 压载水布置 14

2.4 静水校核 15

2.5 波浪校核 18

2.6 本章小结 21

第3章 船舶与套箱碰撞的有限元分析 23

3.1 基本信息 23

3.1.1 船舶信息 23

3.1.2 套箱信息 23

3.1.3 单元类型 24

3.1.4 材料模型 24

3.1.5 网格大小 25

3.1.6 约束定义 25

3.1.7 接触定义 25

3.1.8 速度定义 25

3.2 初步计算 26

3.2.1 四种工况计算结果 26

3.2.3 沙漏能分析 35

3.2.4 四种工况分析 35

3.3 最佳板厚计算 36

3.3.1 计算结果 36

3.3.2 计算结果 38

3.4 最佳L型材尺寸计算 40

3.4.1 计算结果 40

3.4.2 计算结果 42

3.5 本章小结 42