1. 研究目的与意义（文献综述）

随着经济发展步伐的加快,越来越多的大跨度桥梁已投入使用或正在修建, 斜拉桥是目前大跨度桥梁采用的主要结构形式，同时大型船舶的航线也越来越繁忙,在水路与陆路交通交叉口时常发生船舶与桥相撞事故,造成桥毁、船沉、人亡的严重后果,给社会经济发展带来不可挽回的损失。因此大跨度公铁两用桥梁船舶撞击问题引起了工程界的关注。船舶撞击斜拉桥防撞设施过程是在瞬间发生的一种复杂的大位移、大变形非线性动态响应过程,并且表现出强烈的几何非线性、材料非线性和接触非线性,碰撞过程中不确定因素很多，很难建立一个精确的解析数学模型。目前常用的方法包括:Minor-sky方法[1]、汉斯-德鲁彻方法[2]、简化解析法[3]、有限元法,其中有限元法最能体现碰撞的反应机理,并且计算结果也最为精确。因此，对铁路大跨度斜拉桥船舶撞击荷载作用下梁轨相互作用分析是具有现实意义的。

铁路大跨度斜拉桥船舶撞击荷载作用下梁轨相互作用分析问题已成为学术界和工程界共同关注的焦点，国内外学者对此进行了很多研究。国内学者钱进对桥墩受船舶撞击问题力学模型及动力响应进行了相关研究，其针对不同特点的桥墩结构,建立刚、柔性桥墩的撞击力学模型,拟合得出了相应的撞击力简化计算公式。并基于非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了船舶撞击桥墩的有限元模型,简述有限元仿真技术在船舶撞击桥墩问题上的应用。国内学者王涛和赵海霞对斜 拉桥承台钢套箱设计及船舶撞击全过程分析也为铁路大跨度斜拉桥船舶撞击荷载作用下梁轨相互作用分析问题提供了相关依据和例证。国内学者方海，孙慧明等对铜陵公铁两用长江大桥船撞引起列车脱轨分析也是应用ANSYS/LS － DYNA 非线性有限元软件模拟 10000 t 级与 5 000 t 级船舶在最高、常规以及最低通航水位下满载正撞和侧桥向 20°撞击桥梁的主塔和辅助墩，得出在各船撞工况下碰撞力－时程曲线。然后将船舶撞击时程曲线作为动力荷载输入至整桥有限元模型中，计算桥梁结构关键部位尤其是主梁的横向位移和加速度响应。国外学者对桥梁撞击问题的研究更早自自1980年美国阳光大桥惨遭船撞以来，桥梁防撞和相关撞击作用下的动力研究便成为国际桥梁界工程技术人员和相关学者研究和关注的重点。

2. 研究的基本内容与方案

到目前为止，国内外已有大量的文献对大跨度斜拉桥船舶撞击荷载作用下梁轨相互作用分析问题进行了研究，提出了很多船舶撞击荷载作用的数学模型。但是仍然存在很多的问题需要解决，例如：经典的解析方法很难对大跨度桥梁特别是斜拉桥非线性船舶撞击荷载作用特性作出准确的分析，这就要求我们采用非线性有限元的方法对其进行分析。因此，本文以铁路大跨度斜拉桥为研究对象，要求依据给定的桥梁结构尺寸、材料信息等设计资料建立大跨度斜拉桥有限元模型，然后根据桥梁通航资料选择合理参数进行船撞仿真分析，从而得到桥梁船撞荷载，最后开展白居寺长江大桥船舶撞击荷载作用下梁轨相互作用分析，并提出若干指导性建议。

1、主要任务

1） 资料搜集与整理，选题开题，撰写任务书及开题报告；

2） 学习并能熟练应用结构有限元分析软件——ansys；

3. 研究计划与安排

第1~1周：外文阅读与翻译。主要包括：a. 阅读有关外文文献（至少3篇）；b. 翻译与设计任务有关的文章，要求不少于10000字符（原文）或不少于5000汉字；

第2~2周：收集、整理相关方面的资料，明确毕业设计任务和思路，撰写并提交任务书及开题报告。开题报告字数不少于1500 字，参考文献不少于15 篇（其中外文献不少于3篇）；

第3~4周：学习并能熟练应用结构有限元分析软件——ansys；

第5~6周：依据桥梁结构尺寸、材料信息等设计资料建立大跨度斜拉桥有限元模型；

4. 参考文献（12篇以上）

［1］ 项海帆，范立础，王君杰 ．船撞桥设计理论的现状与需进一步研究的问 题［Ｊ］．同济大学学报,2002,30（4）：1－7．

[2] 彭公孚,席长友.基于vb控件开发的ansys程序调试方法[j].武汉理工大学学报,2004,28(1):148- 150.

［3］ 夏超逸，雷俊卿，张楠，等.撞击荷载作用下高速铁路桥梁的动力响应及列车运行安全分析［j］． 工程力学，2012(12) :101 － 107．

[4] 叶梅新，韩衍群，张　敏. ansys 二次开发技术在确定斜拉桥初始恒载索力中的应用[j]. 铁道科学与工程学报. 2005.(10):56-58