上海长江大桥船撞安全性能的数值模拟研究.PDF

78 世界桥梁　　2009 年增刊 1 上海长江大桥船撞安全性能的数值模拟研究 1 2 2 王君杰 ,陈　诚 ,卢永成 ( 1. 同济大学 ,上海 200092 ; 2 . 上海市政工程设计研究总院 ,上海 200092) 摘 　要 : 介绍上海长江大桥船撞安全方面的研究成果 。采用碰撞有限元数值模拟方法 ,对上海长江大桥在船 舶撞击下的动力反应进行分析 ,获得船舶撞击力和结构的动力反应 ;对大桥的防撞套箱的防撞效果进行评价 ,包括 对船舶撞击力的消减效果 、对桩基础的保护效果等 。本文的数值模拟结果为大桥基础设计和防撞套箱的优化设计 提供技术支持 。 关键词 : 上海长江大桥 ;船舶撞击 ;安全性能 ;数值模拟分析 中图分类号 : U443 . 86 文献标志码 :A 文章编号 :167 1 - 7767 (2009) S1 - 0078 - 04 1 　引　言 上海崇明越江通道地处长江入海 口,桥梁部分 ( ) 上海长江大桥 跨越航道 , 目前北港主要通航中小 船舶和海军舰只 ,随着南港航道通航密度加大 ,为缓 解南港通航压力 ,预留长江口通航能力 ,北港规划通 航 5 万吨级大型船舶 ,为南港起分流作用 。船撞安 全是桥梁设计中一个重要的技术问题 ,船撞专项研 究涉及内容较多 ,结合上海长江大桥工程实例介绍 采用碰撞数值模拟方法研究大桥的船撞安全以及桥 墩防撞设施的有效性[ 1 ] 。 图 1 　桥型立面布置 2 　工程概况 　　上海长江大桥辅通航孔桥为主跨 140 m 的两 2 . 1 　桥梁结构 幅分离式混凝土连续箱梁桥 ,见图 1 ( b) ,跨径组合 上海长江大桥主通航孔桥为长 1 430 m 的 5 跨 ( ) 为 80 + 140 + 140 + 80 m ,两幅桥上部结构相互分 连续分离式钢箱梁双塔斜拉桥[2 ] ,见图 1 (a) 。采用 离 ,桥面宽 35 . 3 m 。主墩和边墩均采用分离式的薄 人字形钢筋混凝土桥塔 , 塔高2 12 m , 其 中上塔柱 壁箱形空心墩 ,截面尺寸分别为 6 . 5 m ×5 . 0 m 和 58 . 5 m 为钢骨架段锚索区 , 中塔柱 90 m 为混凝土 6 . 0 m ×3 . 5 m ,墩柱壁厚 0 . 5 ～0 . 6 m ,主墩最大墩 骨架段 ,桥塔下部为变截面空心箱形断面 ,在塔 、梁 高 23 . 84 m ,边墩高 26 . 12 m 。主墩和边墩基础分 相交处以下 ,桥塔分成 2 个倾斜支撑的塔柱 。桥塔 ( ) 别采用 19 根和 11 根变直径 2 . 5～3 . 0 m 钻孔灌注 ( ) 承台下设 60 根变直径 2 . 5 ～3 . 0 m 钻孔灌注桩 , 桩基础 , 桩长分别为 110 m 和 81 m , 桩身均采用 桩长 104 m ,桩身上部 29 m 段直径为 3 . 0 m 。承台 C30 混凝土 。