自浮式防船撞装置滚动构件性能分析.pdf

世界桥梁 年第 卷第期(总第 期)W o r l dB r i d g e s,V o l ,N o ,(T o t a l l yN o )收稿日期:基金项目:桥梁结构健康与安全国家重点实验室开放课题重点基金项目(B H S K L K F)O p e nP r o j e c to fS t a t eK e yL a b o r a t o r yf o rH e a l t ha n dS a f e t yo fB r i d g eS t r u c t u r e s(B H S K L K F)作者简介:荆国强(),男,正高级工程师,年毕业于同济大学土木工程专业,工学学士,年毕业于同济大学桥梁与隧道工程专业,工学硕士,年毕业于同济大学桥梁与隧道工程专业,工学博士(E m a i l:g q j i n g q q c o m).通信作者:董正方(),男,副教授(E m a i l:c a r m a n h o u s e c o m).研究方向:城市轨道交通结构抗震.D O I:/j i s s n 自浮式防船撞装置滚动构件性能分析荆国强,贾晓龙,过晴,董正方,王君杰(桥梁智能与绿色建造全国重点实验室,湖北 武汉 ;中铁大桥局集团有限公司,湖北 武汉 ;河南大学土木建筑学院,河南 开封 ;同济大学桥梁工程系,上海 )摘要:为减少自浮式防船撞装置在水位变化作用下与桥墩的相互磨损,提出一种具有熔断能力的滚动构件,可与防撞浮筒共同形成整体自浮式防撞装置,将防撞装置与桥墩的滑动接触变为滚动接触,同时实现防撞装置在不同撞击强度下的多级耗能.防撞浮筒由钢材及功能材料组成,滚动构件由纵肋板、加劲肋、螺栓剪力销等组成.当螺栓剪力销所受剪力小于设计熔断力时,由浮筒弹性耗能,即一级耗能;螺栓剪力销所受剪力达到设计熔断力时,螺栓剪力销断裂,橡胶护舷与桥墩接触,橡胶护舷压缩变形耗能(二级耗能),进而钢浮筒塑性变形耗能(三级耗能).通过L S D YNA软件对原型及刻槽优化后滚动构件进行熔断行为模拟,并进行船舶撞击整体防撞装置动力过程模拟,分析滚动构件的可靠性及在防撞装置中的防撞性能.结果表明:滚动构件可实现熔断行为,刻槽优化后能使螺栓剪力销断裂行为更精准,熔断行为更可控;钢浮筒与滚动构件组合形成的防撞装置能够使整体装置依次进入三级耗能,且在桥梁实际应用中具有可更换、易于维修的特点.关键词:桥梁工程;船桥碰撞;防撞装置;滚动构件;多级耗能;螺栓剪力销;熔断;有限元法中图分类号:U 文献标志码:A文章编号:()引言随着经济发展,跨越通航水域的桥梁日益增多,船舶撞击桥梁事故时有发生,伴随而来的问题是如何保证桥梁的安全运营与船舶的正常航行,因此,桥梁在冲击作用下的安全防护成为了研究热点.国内外学者提出了设置桥梁防船撞装置以减轻船撞损伤 .目前已应用在桥梁上的防撞装置主要有一体式钢套箱、人工岛、集群式护墩桩、自浮式防船撞装置等,但前几种普遍存在造价高、施工复杂、无法随水位变化等不足,因此自浮式防船撞装置在桥梁防撞中的应用越来越广泛.现有自浮式防撞装置所用材料主要有混凝土、钢材、木材、橡胶、复合材料和轻质填充材料等,其中钢材因在碰撞时能够产生弹塑性变形,吸收大量能量,且造价低,是目前使用最多的防撞材料.同时,自浮式防撞装置通常会在钢材防撞浮筒与桥墩之间设置缓冲消能结构,如橡胶护舷,以避免浮筒与桥墩之间的硬接触,延长撞击时间、缓冲撞击过程.但是对于潮差大的内河或海洋环境,防撞装置在设计基准期内的上下浮动会导致橡胶护舷与桥墩之间长期相互磨损,容易造成桥墩局部混凝土的脱落,严重时会导致内部钢筋外露,降低桥墩耐久性.为了弥补上述现有自浮式防撞装置的局限性,参考 公路桥梁抗撞设计规范(J T G/T ),针对公路桥梁主体采用基于性能的抗撞设计方法,结合滚轮以及螺栓剪力销结构设计了一种具有熔断能力的滚动构件,该滚动构件与防撞浮筒共同形成整体自浮式防撞装置,将防撞装置与桥墩的滑动接触变为滚动接触,同时实现防撞装置在不同撞击强度下的多级耗能.通过有限元模拟验证滚动构件的熔断行为可靠性及刻槽优化效果,并对整体自浮式防撞装置进行船撞动力过程数值模拟,以评估滚动构件在整体防撞装置中的防撞性能.滚动构件总体设计滚动构件设计时,考虑通过设置熔断装置,将其与钢浮筒组合实现多级耗能:当装置仅遭遇波流作用、小型船舶剐蹭或撞击时,由钢浮筒弹性变形耗能,即一级耗能;当遭受中等或大吨位船舶撞击时,自浮式防船撞装置滚动构件性能分析荆国强,贾晓龙,过晴,董正方,王君杰熔断装置被触发,拱形橡胶护舷与桥墩接触,由橡胶护舷压缩变形耗能,即二级耗能;当橡胶护舷达到最大变形量无法继续耗能时,继而由钢浮筒塑性变形耗能,即三级耗能.滚动构件由拱形橡胶护舷、支撑板、加劲肋、纵肋板、滚轮槽及螺栓剪力销等组成,其构造如图所示.橡胶护舷固定于支撑板上,支撑板一侧焊接销钉板,一侧焊接加劲肋与纵肋板;加劲肋是保证构件局部稳定并传递集中力的片状加强件,加劲肋及纵肋板另一侧与防撞浮筒焊接,将滚动构件与防撞浮筒连接成整体.螺栓剪力销为滚动构件的熔断装置,在该防撞系统中起“保险丝”的作用:正常情况下,滚轮通过螺栓剪力销与销钉板连接在一起并与桥墩接触,使整体防撞结构通过滚轮与桥墩滚动接触;当船撞发生时,如果螺栓剪力销所受剪力超过其设计熔断力,则会发生断裂,此时滚动构件与销钉板的连接得到释放,滚轮以及断裂的螺栓剪力销会被压入滚轮槽中以便于后期滚轮的取出与更换,橡胶护舷与桥墩接触缓冲船撞力.由于Q 钢具有强度高,塑性、韧性适宜和可焊性能良好等优点,滚动构件中的钢材板件以及螺栓剪力销均采用Q 钢.图滚动构件构造F i g R o l l e rc o n f i g u r a t i o n滚动构件通过加劲肋和纵肋板与钢浮筒焊接形成整体自浮式防撞装置,如图所示.钢浮筒是由内、外钢筒共同形成的中空结构,并在其中压入轮胎和泡沫材料,使装置整体协同工作.由滚动构件和钢浮筒组合而成的自浮式防撞装置在不同撞击强度下,各分区耗能情况不同,最终实现了多级耗能,兼具易于维修、可更换的特点.图自浮式防撞装置构造F i g D e t a i l so f s e l f f l o a t i n ga n t i c o l l i s i o nd e v i c e滚动构件可靠性分析 滚动构件有限元模型采用L S D Y N A软件建立滚动构件有限元模型,并对其可靠性进行研究.加劲肋、纵肋板等构件采用壳单元模拟;销钉板与底座采用实体单元模拟,可更好地模拟螺栓剪力销与孔壁的传力;螺栓剪力销采用梁单元模拟,为了模拟一维单元与实体单元的传力,取梁单元上个节点,采用R i g i d B o d y单元分别与销钉板、连接板孔壁所有节点刚接,螺栓剪力销节点传力模拟如图所示.采用随动强化弹塑性本构模型定义钢板材料,密度 k g/m,弹性模量 G P a,泊松比 ,屈服强度 M P a,切线模量 G P a.图螺栓剪力销节点传力模拟F i g S i m u l a t i o no f f o r c e t r a n s m i s s i o n i ns h e a rp i nn o d e s世界桥梁 ,()螺栓剪力销作为触发二级耗能的熔断装置,在整体防撞装置中起着重要作用,因此需要选择适用于螺栓剪力销的单元类型以及材料本构模型,再通过模拟其熔断行为来检验滚动构件的可靠性.离散梁单元能够模拟单元失效,L S D YNA软件材料库中的 号弹簧离散梁材料模型能够准确描述结构的断裂行为.因此定义螺栓剪力销为离散梁单元,赋予其 号材料本构模型.通过失效刚度以及失效位移定义模拟螺栓剪力销的非线性行为.通过文献 可知,针对螺栓剪力销的受剪行为,其力与变形为非线性关系,为便于分析,可使用等效线性模型描述两者的关系.因此该模型需要定义极限荷载Fu、极限位移u以及极限剪切刚度ke q个参数,其中极限剪切刚度取自非线性模型的割线刚度,通过原点以及断裂点确定,个参数的取值关系如下:u ()Fu ()ke qFu/u ()式中,为螺栓剪力销的直径.螺栓的极限荷载随着直径的增大而增大,为了避免螺栓剪力销在波流作用下发生断裂,根据防撞装置设计经验,螺栓剪力销直径采用 mm.由式()()计算其对应的极限位移为 mm,极限剪切刚度为 k N/mm.螺栓剪力销所受荷载一旦受到超过极限剪切力就会失效,其对应的单元随即被自动删除,不再承担荷载.滚动构件有限元模型如图所示.滚动构件底部节点采用全约束,滚动构件纵肋板及加劲肋按照撞击方向以k N/m s的加载速率进行加载,直至螺栓剪力销断裂;在此工况下螺栓剪力销处于纯剪切状态.图滚动构件有限元模型F i g F i n i t ee l e m e n tm o d e l o f r o l l e r 滚动构件有限元计算结果对于钢结构需判断局部是否进入塑性,以判定结构是否具有可修复性及是否安全.因此,在观察螺栓剪力销断裂位置的同时提取滚动构件的塑性应变,从而判断是否满足可更换的设计理念.当螺栓剪力销所受荷载达到熔断力而发生断裂时,停止加载.计算结果表明,滚动构件螺栓剪力销的熔断力为 k N,断裂位置及断裂时滚动构件塑性应变云图分别如图、图所示.由图、图可知:滚动构件中螺栓剪力销断裂位置未出现在预断处的中心位置;当螺栓剪力销断裂时,滚动构件中的最大塑性应变达到 .因此需要对螺栓剪力销进行优化改造,使其断裂位置更精准,减小塑性应变,从而使滚动构件达到可更换的目标.图螺栓剪力销断裂位置F i g F r a c t u r ep o i n t i ns h e a rp i n图滚动构件塑性应变云图F i g P l a s t i c s t r a i nn e p h o g r a mo f r o l l e r 滚动构件刻槽优化螺栓剪力销在设定工况下,如大吨位船舶撞击时仍未断裂,滚轮会对桥墩产生过大的局部应力,其它构件可能提前发生破坏,整体装置失去多级耗能性能,因此有必要对螺栓剪力销进行优化.为了精确控制螺栓剪力销在纯剪切作用下的作用力,使其断裂位置严格控制在一定范围内,文献 对螺栓剪力销进行刻槽优化处理,即对螺栓剪力销预断处自浮式防船撞装置滚动构件性能分析荆国强,贾晓龙,过晴,董正方,王君杰设定个“V”形口,控制螺栓剪力销预断处的直径,以使优化后的螺栓剪力销达到按预期位置精准断裂的目标.由于滚动构件的原型结构预断处尺寸一定,均为mm,因此在保证该尺寸相同的情况下,通过改变刻槽角度对螺栓剪力销进行优化,角度越小,刻槽越深,预断处直径越小.不同刻槽角度螺栓剪力销示意如图所示.图不同刻槽角度螺栓剪力销示意F i g S h e a rp i n sg r o o v e df r o md i f f e r e n t a n g l e s针对变截面螺栓剪力销模型,采用H y p e r m e s h软件建立多个梁单元,逐渐减小其截面面积,最终形成逼近“V”形口的螺栓剪力销结构.计算过程中保持滚动构件中其它部件的尺寸以及材料不变,定义相同的加载工况,仅改变螺栓剪力销的刻槽角度形成个计算模型.计算结果表明:刻槽角度为 、时,螺栓剪力销的熔断力分别为 、k N,小于原型螺栓剪力销熔断力(k N),刻槽角度越小熔断力越小.螺栓剪力销刻槽后断裂位置及不同刻槽角度螺栓剪力销断裂时滚动构件塑性应变云图分别如图、图所示.图螺栓剪力销刻槽后断裂位置F i g F r a c t u r ep o i n t so f s h e a rp i n sa f t e rg r o o v i n g由图、图可知:螺栓剪力销刻槽后断裂均出现在预断处中心位置,即螺栓剪力销刻槽能够缩小断裂位置的范围,使断裂行为更加精准.随着刻槽角度的减小,滚动构件的最大塑性应变分别约为 、,即螺栓剪力销断裂时,滚动构件中其它板件的塑性应变值随着刻槽角度的加深而减小.综上所述,刻槽优化可使螺栓剪力销熔断行为更可控,整体滚动构件易于实现结构的模块化,当船撞发生后,可进行局部更换构件而不影响整体装置的使用.滚动构件在防撞装置中的防撞性能研究 船桥碰撞有限元模型为了研究滚动构件在防撞装置中的防撞性能,进行船撞动力过程有限元模拟.选用 DWT轮船为代表船舶进行碰撞计算,船身总长 m,型宽 m,船艏形式采用球鼻艏,其高度为m,采用壳单元建立船舶有限元模型.船艏网格划分较密,而远离碰撞区域的船身网格划分较疏.由于碰撞速度较快,考虑应变率变化对碰撞过程中材料塑性变形的影响,将船艏以及防撞装置中的钢材定义为采用随动强化弹塑性本构模型,船体结构均采用Q 钢,材料参数为密度 k g/m,弹性模量 G P a,泊松比,屈服强度为 MP a,切线模量 G P a.桥墩为花瓶形钢筋混凝土桥墩,将桥墩定义为刚体并对其全约束,碰撞过程中无变形且不产生位移,材料参数为密度 k g/m,弹性模量 G P a,泊松比.滚动构件中橡胶护舷由天然合成橡胶制成,为S A拱形橡胶护舷,采用M o o n e y R i v l i n模型模拟,密度 k g/m,泊松比 .防撞钢浮筒由Q 钢以及G F R P复合材料共同组成,其中Q 钢同样采用前文的随动强化弹塑性本构模型模拟,G F R P复合材料采用正交各向异性的损伤模 型C o m p o s i t e D a m a g e M o d e l模 拟,并 采 用C h a n g C h a n g失效准则,材料参数参考文献.采图不同刻槽角度螺栓剪力销断裂时滚动构件塑性应变云图F i g P l a s t i c s t r a i nn e p h o g r a m so f r o l l e rw i t hs h e a rp i ng r o o v e df r o md i f f e r e n t a n g l e s世界桥梁 ,()用完全相同的个滚动构件均匀焊接在浮筒上,滚动构件采用原型滚动构件,根据分析结果再确定是否需要对滚动构件进行刻槽优化.船舶、桥墩防撞装置之间定义自动面面接触,相应的动、静摩擦系数均为 .有限元模型建立后对其进行网格检查,保证网格质量符合标准.船桥碰撞及滚动构件有限元模型如图 所示.对 DWT轮船以 m/s的撞击速度对自浮式防撞装置某一节段进行正撞(舶撞击方向与桥墩中心线在同一条直线上)有限元分析.船桥碰撞有限元计算结果船桥碰撞有限元分析结果表明:在船撞力作用下,在碰撞发生的 s时号滚动构件中的螺栓剪力销发生断裂;在碰撞发生的 s时号与号滚动构件中的螺栓剪力销断裂.螺栓剪力销断裂后滚轮脱落,并从滚轮槽中退出工作,同时橡胶护舷与桥墩发生接触.碰撞过程中系统能量时程曲线如图 所示.由图 可知:系统的总能量始终守恒,且沙漏能仅占总能量的 ,因此该计算结果有效.橡胶护舷内能与撞击力时程曲线如图 所示.由图 可知:在碰撞发生的 s时号滚动构件中的螺栓剪力销发生断裂,s时号与号滚动构件中的螺栓剪力销断裂,表明 s撞击力未达到螺栓剪力销的熔断力,整体装置处于一级耗能阶段,即浮筒弹性变形耗能;s,熔断装置被触发,部分螺栓剪力销出现断裂,橡胶护舷开始变形耗能,装置开始二级耗能;随着撞击力继续增加,其余螺栓剪力销发生断裂,导致橡胶护舷变形耗能增大并达到峰值;s至碰撞结束,橡胶护舷能量下降,此时整体装置中浮筒塑性变形耗能,即装置进入三级耗能.由上述分析可知:当船舶撞击发生时,整体防撞结构具有多级耗能的特点,即不同构件随着撞击力的增大依次耗能.这种组合形式的防撞结构易于实图 碰撞过程中系统能量时程曲线F i g T i m eh i s t o r yr e s p o n s eo f s y s t e me n e r g yd u r i n gc o l l i s i o n图 橡胶护舷内能与撞击力时程曲线F i g T i m eh i s t o r yr e s p o n s eo f r u b b e r f e n d e r i n t e r n a le n e r g ya n d i m p a c t f o r c e现模块化,当部分构件发生损坏时,只需更换部分构件即可.结论本文提出了一种设置于防撞浮筒的具有熔断能力的滚动构件,对其原型以及刻槽优化模型的熔断行为进行数值模拟,将其与浮筒共同形成整体自浮式防撞装置,并进行船撞动力过程数值模拟,得出以下结论:()原型滚动构件可实现熔断行为,但断裂位置不精准,有整体装置失去多级耗能性能的风险.刻槽优化后的螺栓剪力销断裂位置位于预断处的中心,整体滚动构件塑性应变明显减小,可使螺栓剪力图 船桥碰撞及滚动构件有限元模型F i g F i n i t ee l e m e n tm o d e l s t o s i m u l a t e s h i p b r i d g ec o l l i s i o na n dr o l l e r自浮式防船撞装置滚动构件性能分析荆国强,贾晓龙,过晴,董正方,王君杰销断裂行为更精准,熔断行为更可控.当船撞发生后,可进行局部更换构件而不影响整体装置的使用.()滚动构件的设置能够使整体自浮式防撞装置在船撞发生时依次进入三级耗能,在桥梁实际应用中具有可更换、易于维修的特点,易于实现结构的模块化.研究成果可为类似桥梁防撞设施的设计与应用提供参考.参考文献(R e f e r e n c e s):王君杰,耿波桥梁船撞概率风险评估与措施M北京:人民交通出版社,(WAN GJ u n j i e,G E N GB o P r o b a b i l i s t i cR i s kA s s e s s m e n ta n dS a f e t y M e a s u r e m e n t so fB r i d g e su n d e rV e s s e lC o l l i s i o n sMB e i j i n g:C h i n aC o mm u n i c a t i o n sP r e s s,i nC h i n e s e)方海,姚鹏飞,沈孔健,等自浮式钢箱软体多级耗能防船撞装置撞击试验研究J桥梁建设,():(F AN G H a i,YA O P e n g f e i,S HE N K o n g j i a n,e t a lI m p a c t T e s t s o f M u l t i s t a g e E n e r g y D i s s i p a t i o n a n dC o l l i s i o nP r o t e c t i o nD e v i c eo fC o m b i n e dF l o a t i n gS t e e lB o xa n dS o f tO b j e c tJB r i d g eC o n s t r u c t i o n,():i nC h i n e s e)黄向平基于修正半正弦波荷载模型的防撞拦截系统动力分析J世界桥梁,():(HUAN G X i a n g p i n g D y n a m i c A n a l y s i sf o rC o l l i s i o nP r o t e c t i o nS y s t e m B a s e do n M o d i f i e d H a l f S i n e W a v eL o a dM o d e lJW o r l dB r i d g e s,():i nC h i n e s e)罗赟船舶撞击桥墩动力响应影响因素研究J世界桥梁,():(L UO Y u n S t u d y o f F a c t o r sI n f l u e n c i n g D y n a m i cR e s p o n s eo fP i e r t oV e s s e lC o l l i s i o nJW o r l dB r i d g e s,():i nC h i n e s e)陈亮,王倩一种自浮式防撞装置的防船撞性能分析J公路,():(CHE N L i a n g,WAN G Q i a n A n a l y s i so nt h eV e s s e lI m p a c t P e r f o r m a n c e o fa S e l f F l o a t i n g A n t i C o l l i s i o nD e v i c eJ H i g h w a y,():i nC h i n e s e)方海,王健,祝露,等武汉鹦鹉洲长江大桥中塔墩防船撞装置研究J桥梁建设,():(F AN G H a i,WAN GJ i a n,Z HU L u,e t a l S t u d yo fC o l l i s i o nP r o t e c t i o n D e v i c e sf o rC e n t r a lP y l o nP i e ro fY i n g w u z h o uC h a n g j i a n g R i v e rB r i d g ei n W u h a nJB r i d g eC o n s t r u c t i o n,():i nC h i n e s e)郑伟峰,周锐根,高昊,等预压式钢橡胶组合断面防撞装置性能研究J公路交通技术,():(Z HE N G W e i f e n g,Z HOU R u i g e n,G A O H a o,e t a lS t u d y o n P e r f o r m a n c e o f P r e P r e s s e d S t e e l R u b b e rC o m b i n e d A n t i C o l l i s i o n D e v i c eJ T e c h n o l o g y o fH i g h w a ya n d T r a n s p o r t,():i nC h i n e s e)王倩,陈亮,王君杰,等松浦大桥新型浮式防船撞装置J中国市政工程,():,(WAN GQ i a n,CHE NL i a n g,WAN GJ u n j i e,e t a l AN e w F l o a t i n g T y p e A n t i C o l l i s i o n D e v i c ef o rS o n g p uB r i d g eJC h i n a M u n i c i p a lE n g i n e e r i n g,():,i nC h i n e s e)郭勇强涌潮地区桥梁防撞钢套箱支腿病害修复技术J世界桥梁,():(GUO Y o n g T e c h n i q u e st oR e p a i rD a m a g ea n dL o s tP a r to fL e g so fA n t i C o l l i s i o nS t e e lB o xf o rB r i d g ei nS t r o n gT i d a lC u r r e n tA r e aJW o r l dB r i d g e s,():i nC h i n e s e)李文强,李固华,陈明,等桥墩冲刷破坏纤维水泥基修补材料试验研究J世界桥梁,():(L I W e n q i a n g,L I G u h u a,CHE NM i n g,e t a lE x p e r i m e n t a l S t u d yo fU s i n gF i b e r R e i n f o r c e dC e m e n t i t i o u s M a t e r i a lt o R e p a i r B r i d g e P i e r S c o u rD a m a g eJW o r l dB r i d g e s,():i nC h i n e s e)高昊,王君杰,刘慧杰,等连续梁桥地震行为可控设计准则及实用装置J吉林大学学报(工学版),():(GA OH a o,WAN G J u n j i e,L I UH u i j i e,e t a lD e s i g nC r i t e r i o na n d A p p l i e d D e v i c e sf o rC o n t r o l l e dS e i s m i cB e h a v i o ro fC o n t i n u o u s G i r d e r B r i d g e sJJ o u r n a l o f J i l i nU n i v e r s i t y(E n g i n e e r i n ga n dT e c h n o l o g yE d i t i o n),():i nC h i n e s e)L i v e r m o r e S o f t w a r e T e c h n o l o g y C o r p o r a t i o n L S D YNA K e y w o r d U s e r s M a n u a l V e r s i o n RL i v e r m o r e:L i v e r m o r eS o f t w a r eT e c h n o l o g yC o r p o r a t i o n,刘猛,王君杰,桂鉴臣,等功能可控型减隔震支座的研发与性能分析J防灾减灾工程学报,():(L I U M e n g,WAN G J u n j i e,GU IJ i a n c h e n,e t a lD e v e l o p m e n t a n dP e r f o r m a n c eA n a l y s i so naF u n c t i o n a l l yC o n t r o l l a b l eS e i s m i cB e a r i n gJ J o u r n a lo f D i s a s t e r P r e v e n t i o n a n d M i t i g a t i o n E n g i n e e r i n g,():i nC h i n e s e)P E NGTB,GUONA nE q u i v a l e n tL i n e a rM o d e l f o r世界桥梁 ,()S h e a rP i nF r a c t u r e sa n dI t sE x p e r i m e n t a lV e r i f i c a t i o nJJ o u r n a lo f V i b r o e n g i n e e r i n g,():吴可,吴成亮,闫蕾蕾机械式熔断装置在桥梁减隔震中的应用J中国市政工程,():,(WUK e,WUC h e n g l i a n g,YANL e i l e i T h eA p p l i c a t i o no ft h e M e c h a n i c a lF u s eD e v i c ei nB r i d g eS e i s m i cM i t i g a t i o na n dA b s o r p t i o nJC h i n aM u n i c i p a l E n g i n e e r i n g,():,i nC h i n e s e)孙建鹏,主父高林,赵健,等钢板板式橡胶复合式减隔震支座性能分析及工程应用J桥梁建设,():(S UNJ i a n p e n g,Z HU F UG a o l i n,Z HA OJ i a n,e t a lP e r f o r m a n c eA n a l y s i so fS t e e lP l a t e L a m i n a t e dR u b b e rC o m p o s i t eS e i s m i cI s o l a t i o n B e a r i n ga n d E n g i n e e r i n gA p p l i c a t i o nJB r i d g eC o n s t r u c t i o n,():i nC h i n e s e)朱俊羽,祝露,韩娟,等某航道桥下部结构受船舶撞击后 安 全 性 能 评 估 及 修 复 J世 界 桥 梁,():(Z HU J u n y u,Z HU L u,HAN J u a n,e t a lS a f e t yE v a l u a t i o nf o rS u b s t r u c t u r eo faN a v i g a t i o n a lC h a n n e lB r i d g ea f t e rS h i p C o l l i s i o na n d R e p a i r sJ W o r l dB r i d g e s,():i nC h i n e s e)P e r f o r m a n c eo fR o l l i n gC o m p o n e n t s i nS e l f F l o a t i n gA n t i c o l l i s i o nD e v i c eJ I N GG u o q i a n g,J I AX i a o l o n g,G U OQ i n g,D O N GZ h e n g f a n g,W A N GJ u n j i e(N a t i o n a lK e yL a b o r a t o r yo fB r i d g e I n t e l l i g e n t a n dG r e e nC o n s t r u c t i o n,W u h a n ,C h i n a;C h i n aR a i l w a yM a j o rB r i d g eE n g i n e e r i n gG r o u pC o,L t d,W u h a n ,C h i n a;S c h o o l o fC i v i lE n g i n e e r i n ga n dA r c h i t e c t u r e,H e n a nU n i v e r s i t y,K a i f e n g ,C h i n a;D e p a r t m e n to fB r i d g eE n g i n e e r i n g,T o n g j iU n i v e r s i t y,S h a n g h a i ,C h i n a)A b s t r a c t:At y p eo f f u s i b l er o l l e r t h a t c a nb eu s e dt o g e t h e rw i t ht h ea n t i c o l l i s i o np o n t o o nt of o r ma ni n t e g r a ls e l f f l o a t i n ga n t i c o l l i s i o nd e v i c ea r ep r e s e n t e d,w h i c ht r a n s f o r m st h es l i p p i n gc o n t a c tb e t w e e nt h ea n t i c o l l i s i o nd e v i c ea n dp i e rt or o l l i n gc o n t a c t,r e d u c et h ef r i c t i o nb e t w e e nt h et w ou n d e rw a v i n g w a t e ra n da c h i e v e m u l t i l e v e le n e r g yd i s s i p a t i o no fi m p a c tf o r c e s T h ea n t i c o l l i s i o np o n t o o nc o n s i s t so fs t e e la n df u n c t i o n a l m a t e r i a l s,a n dt h er o l l e ri sf o r m e do fl o n g i t u d i n a l s t i f f e n i n gp l a t e,s t i f f e n i n gr i ba n ds h e a rp i n Wh e nt h es h e a rf o r c eo nt h ep i ni ss m a l l e rt h a nt h ed e s i g nf u s i n gf o r c e,t h ei m p a c tf o r c ei sd i s s i p a t e de l a s t i c a l l yb yt h ep o n t o o n,n a m e l yt h e f i r s t l e v e l e n e r g yd i s s i p a t i o n Wh e n t h e s h e a r f o r c eo n t h ep i nr e a c h e s t h ed e s i g n f u s i n gf o r c e,t h ep i nf r a c t u r e s,t h er u b b e r f e n d e rc o n t a c t st h ep i e r,b e i n gc o m p r e s s e da n dd e f o r m e dt od i s s i p a t ee n e r g y(s e c o n d l e v e le n e r g y d i s s i p a t i o n),s u b s e q u e n t l y t h e p o n t o o ni s p l a s t i c a l l yd e f o r m e df o re n e r g yd i s s i p a t i o n(t h i r d l e v e le n e r g yd i s s i p a t i o n)T h ef u s i n gb e h a v i o r so ft h eo r i g i n a lr o l l e ra n dt h er o l l e rg r o o v e df o ro p t i m i z a t i o n w e r es i m u l a t e di n L S D YNA,a n dt h ed y n a m i cp r o c e s so f s h i pa n da n t i c o l l i s i o nd e v i c e i m p a c tw a sm o d e l l e d,t oa n a l y z e t h e r e l i a b i l i t yo ft h er o l l e ra n dt h ec o l l i s i o np r o t e c t i o nc o n t r i b u t i o nt ot h ea n t i c o l l i s i o nd e v i c e I t i ss h o w nt h a t t h er o l l e r i s f u s i b l e,