1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

近年来，随着经济和科学技术水平的持续提高，交通运输业蓬勃发展，船舶数量不断变多，排水量越来越大，航速越来越快。同时，公路和铁路里程也在突飞猛进的增长。在建设过程中，由于江河、海峡、峡谷等众多特殊地形的存在，桥梁的架设成为跨越这些的不二选择，这些使跨江和跨海桥梁的建设进入到一个新的阶段。据统计，位于通航河道上的桥梁，占桥梁总数的10%左右。对于快速发展的水上交通来说，桥梁无疑已经成为一种障碍物。桥梁的建设一方面缩窄了航道，另一方面对桥区的通航条件也会产生较大的影响。二者的发展，使得船舶撞击桥梁的灾难性事故日益增多，运输安全问题日益突出。国际上，iabse(国际桥梁结构与结构工程协会)作了一些相关的统计，统计资料显示，从19世纪60年代初至19世纪末，全世界有大型桥梁约29座是由于船桥碰撞事故而坍塌，死亡人数多达321人。目前，船桥碰撞问题已经引起了广泛的关注。

船桥碰撞的问题越来越多，后果也越来越严重，己经得到了越来越多的重视。船桥碰撞是一个很复杂的科学问题，因为它涉及到桥梁工程、碰撞力学，而且还涉及到船舶结构力学、水运等学科。另一方面，船桥碰撞中，除了碰撞的速度和角度外，还存在着诸如材料非线性、几何非线性、接触非线性和运动非线性等现象。

2. 研究的基本内容与方案

对船舶撞击桥梁的研究主要集中在防撞理念、船撞风险、船撞机理等方面的研究，随着有限元理论的发展完善以及计算机硬件水平的提高，使用有限元进行船撞桥的数值模拟运用的也越来越广泛，但大部分的船撞桥的数值模拟建立的有限元模型都较为简化，主要是模拟船舶撞击刚性墙、撞击简化的全桥模型，对船舶撞击桥墩模型中桥墩受力、变形以及船舶变形等方面研究较少。

简化计算过程中，多将桥梁视为刚性结构，忽略了碰撞过程中桥梁响应及桩土相互作用的影响，这将导致研究存在一定的弊端。对此，本文拟对桥墩结构进行精细化建模，使得模型更加合理化，实际参考价值更高。同时，本文对船桥相撞过程中桩土相互作用进行细致化研究，建立三种桩土相互作用的有限元模型，分别是：①“嵌固端”模型，②p-y弹簧模型，③有限域土体模型；分析各种模型中的计算精度影响因素，并对比不同桩土相互作用模型下的有限元数值模拟计算结果，探讨在船桥碰撞问题研究中，能合理并高效的模拟桩土相互作用的有限元方法。

由于船桥碰撞问题是非常复杂的非线性动力学问题，所以想通过数值解法得到精确的结果是及其困难的。另外，实验的方法虽然与实际比较接近，但是，该方法所需要的代价比较昂贵，实际操作性并不是很高。所以，随着计算机软件的迅速发展，数值仿真分析无疑成为一种比较可行并且备受关注的方法。数值仿真结果的可靠性主要取决于有限元计算模型的建立方法、材料的本构关系和计算参数等多方面的因素。因此，本文将搜集现有桥梁船撞的规范计算方法，并完成桥梁船撞力规范计算。同时，利用ansys/ls-dyna，建立船有限元模型和桥墩细化模型，采用不同方法模拟船桥碰撞过程中的桩土耦合，并将结果与现有的经验公式或规范计算的船桥碰撞力及船撞击刚性桥墩的结果对比分析。

3. 研究计划与安排

1.第1-3周，完成开题报告及论文综述；

2.第4周，完成本研究相关的英文文献翻译工作；

3.第5-6周，学习ansys/ls-dyna软件，了解塑性力学相关基本知识；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张萍.直击船撞桥[j].桥梁产业资讯，2010 c09(总第2期):22

[2]耿波，土君杰，汪宏，等.桥梁船撞风险评估系统总体研究[j].土木工程学报.2007,40(5):3440.

[3]damgaard larsen .ship collision with bridges[j].iabse structural engineering documents,1993,17(3):32-40