中国公路学报

作者：朱亚飞, 任伟新, 王亚飞

单位：1. 合肥工业大学　土木与水利工程学院，安徽　合肥　230009","2. 深圳大学　极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室（深圳），广东　深圳　518060","3. 中铁大桥科学研究院有限公司，湖北　武汉　430034

关键词：桥梁工程,船桥碰撞,有限元模拟,碰撞荷载,碰撞计算,振动响应,结构健康监测

<p>船桥意外碰撞事故具有突发性和难以预测性，此时碰撞物质量、碰撞速度与角度以及接触刚度等参数未知，导致无法确定真实的碰撞荷载大小，这给意外碰撞后桥梁的安全评估和修复决策带来困难。鉴于结构长期健康监测系统在重大桥梁中的广泛应用，其可用于记录突发碰撞时桥梁的振动响应，如何仅利用结构的振动响应来估算突发碰撞荷载大小成为一个亟需解决的问题。以浮吊船的起重臂与悬索桥主梁意外碰撞事故为背景，采用半正弦船桥碰撞荷载模式，建立该悬索桥的有限元模型，模拟计算24种不同碰撞工况时指定测点的振动响应峰值。数据拟合结果表明：主梁振动响应峰值与碰撞荷载峰值之间呈线性关系，且该线性曲线的斜率与碰撞持续时间有关，从而拟合出结构振动响应峰值、碰撞荷载峰值与碰撞持续时间三者之间的关系式，基于该式根据结构任意两点的碰撞振动响应峰值，便可估算出碰撞荷载峰值与持续时间。最后利用悬索桥健康监测系统记录的意外碰撞振动响应数据所估算得到的碰撞荷载模式，施加在桥梁的有限元模型进行碰撞计算。计算结果表明：主梁碰撞损伤深度和宽度与实际碰撞损伤区域尺寸吻合良好，验证了所建立的仅基于结构碰撞振动响应峰值估算意外碰撞荷载模式的方法合理性。所提方法不涉及动力学逆问题复杂的理论计算，简单实用，可用于安装了长期健康监测系统的重大桥梁意外碰撞时碰撞荷载的估算。</p>

来源：2024年第9期

《中国公路学报》期刊编辑部

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