白果渡嘉陵江大橋防撞裝置的防撞性能研究

余 葵，程 明*，彭炳力，張 聰，楊小岳

(1.重慶交通大學(xué) 國(guó)家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心，重慶 400074；2.重慶交通大學(xué) 重慶市橋梁通航安全與防撞工程技術(shù)研究中心，重慶 400074)

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展迅速，交通運(yùn)輸事業(yè)蓬勃發(fā)展，興建了大量跨江、跨河的橋梁，一方面給人們生活帶來(lái)了便利，另一方面也帶來(lái)了一些安全隱患。同時(shí)隨著航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展，船舶種類(lèi)日益增多，船橋碰撞事故也在不斷增加。雖然船橋碰撞屬于小概率事件，但是一旦發(fā)生，就會(huì)導(dǎo)致水運(yùn)交通癱瘓和人民生命財(cái)產(chǎn)的重大損失[1-3]。因此，確定船舶撞擊力以及其防撞裝置的防撞性能，一直成為許多專(zhuān)家關(guān)注的問(wèn)題。

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸成熟，有限元數(shù)值模擬方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用在船橋碰撞問(wèn)題上。張淑華等[4]利用ANSYS/LS-DYNA軟件模擬了5 000 t件雜貨船與30 000 t高樁碼頭的碰撞過(guò)程，得到了在不同速度下樁基的破壞情況和承載能力。王皓磊等[5]通過(guò)模擬3 000 t船舶撞擊橋墩的過(guò)程，將結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的結(jié)果離散性較大。劉偉慶等[6]采用了質(zhì)點(diǎn)彈簧模型，通過(guò)建立船橋碰撞動(dòng)力方程，發(fā)現(xiàn)了橋墩與船艏剛度比值小于50時(shí)與撞擊力峰值呈對(duì)數(shù)增大。付旭輝等[7]計(jì)算了船舶的撞擊力和橋墩的抗撞力，發(fā)現(xiàn)了美國(guó)ASSHTO規(guī)范計(jì)算的結(jié)果與數(shù)值模擬較為接近，并驗(yàn)證了珠海淇澳大橋滿足防撞要求。闕水杰等[8]分析了3種不同的橋墩建模方式對(duì)船橋碰撞過(guò)程中的影響，得出了建模方式對(duì)有限元仿真結(jié)果影響很小的結(jié)論。張景峰等[9]研究了駁船和散裝貨輪撞擊力的變化規(guī)律，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)船艏幾何形狀和內(nèi)部構(gòu)造不同對(duì)撞擊力有較大影響。冒一峰等[10]結(jié)合工程實(shí)例，提出了船橋碰撞過(guò)程中復(fù)合材料防船撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，能夠有效保護(hù)橋墩安全。鮑莉霞等[11]深入研究了不同波紋板布設(shè)方向、波紋板厚度和面板厚度對(duì)防撞裝置耐撞性的影響，表明了波紋板豎直布置吸能效果更好，厚度對(duì)耐撞性影響較小。余葵等[12-14]針對(duì)拱形橋梁防撞難的問(wèn)題，提出了一種弧形水上升降式橋梁防撞裝置，并對(duì)該裝置的防撞能力進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了該裝置對(duì)船舶具有較好的攔截作用。蔡新永等[15]以實(shí)際工程為例，對(duì)橋梁現(xiàn)有的防撞裝置設(shè)計(jì)采用定量和定性分析，發(fā)現(xiàn)了船舶撞擊防撞帶不同位置后，船舶的速度和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化規(guī)律。

本文以白果渡嘉陵江大橋防撞設(shè)計(jì)為工程背景，使用LS-DYNA有限元軟件建立了船-橋墩-防撞裝置三維計(jì)算模型，研究了不同角度撞擊該防撞裝置時(shí)橋墩的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，并和無(wú)防撞裝置情況對(duì)比，分析自浮式復(fù)合材料防撞裝置的防撞性能，為今后相關(guān)工程和同類(lèi)橋梁防船撞設(shè)計(jì)提供參考和借鑒作用。

1 工程概況

白果渡嘉陵江大橋是位于國(guó)道212線四川武勝至重慶合川高速公路橫跨嘉陵江的一座特大橋。橋梁起點(diǎn)樁號(hào)位于武勝岸K80+949.86 m處,止點(diǎn)位于合川岸K82+383.64 m處,主跨中心樁號(hào)為K81+605 m,橋梁全長(zhǎng)1 433 m。上部結(jié)構(gòu)主橋?yàn)?30 m+230 m+130 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。引橋?yàn)?0×40 m+13×40 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁。該橋區(qū)河段所在航道等級(jí)為內(nèi)河Ⅲ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)白果渡嘉陵江大橋橋區(qū)航道的實(shí)際情況以及《長(zhǎng)江干線通航標(biāo)準(zhǔn)》(JTS 180-4—2020)中第3.0.1條和附錄A中第A.0.1條的相關(guān)規(guī)定[16]，該橋區(qū)河段的設(shè)計(jì)代表船隊(duì)的船舶噸級(jí)為1 000 t的散貨船，考慮到該橋橋區(qū)河段現(xiàn)行船型及航道的遠(yuǎn)期規(guī)劃，白果渡嘉陵江大橋橋區(qū)所處的航段應(yīng)主要以2 000 t級(jí)內(nèi)河散貨船作為設(shè)防船型。

為了減小船舶撞擊橋梁的風(fēng)險(xiǎn)，綜合考慮橋區(qū)附近水文、航道情況和橋梁的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)可能遭受船舶碰撞的橋梁主墩，設(shè)計(jì)了自浮式復(fù)合材料防撞套箱，該裝置由鋼套箱、復(fù)合材料縱橫隔板和橡膠吸能材料組成，如圖1所示。其中鋼套箱由上下甲板、內(nèi)外側(cè)板和內(nèi)部分隔板組成封閉艙室，該裝置迎撞面采用Q235鋼板和復(fù)合材料組成，橡膠吸能材料主要采用拱形的橡膠護(hù)舷，防撞裝置通過(guò)螺栓把3種節(jié)段拼接而成。

圖1 防撞裝置結(jié)構(gòu)圖(單位：cm)

2 船橋碰撞有限元分析

2.1 橋墩有限元模型

本文按照白果渡嘉陵江大橋主墩的實(shí)際尺寸建立了有限元模型，主橋主墩采用雙薄壁橋墩，橋墩墩壁厚2.5 m，兩薄壁間凈距7 m，其承臺(tái)厚度為5 m，基礎(chǔ)采用4排樁基礎(chǔ)，每個(gè)橋墩下共設(shè)8根樁，樁徑為2.3 m。在橋墩有限元模型中，采用考慮材料損傷、應(yīng)變率效應(yīng)以及靜水壓力對(duì)屈服應(yīng)力影響的HJC混凝土本構(gòu)模型[17]。該本構(gòu)模型對(duì)應(yīng)LS-DYNA材料庫(kù)中111號(hào)材料，單元類(lèi)型均采用實(shí)體單元，在橋墩頂部和底部采用簡(jiǎn)化和等效的邊界條件，在橋墩模型的頂部通過(guò)施加質(zhì)量點(diǎn)的形式來(lái)模擬橋梁上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量，在橋墩模型底部采用等效樁徑法，取8倍樁徑為固結(jié)深度。

2.2 船舶有限元模型

在船橋碰撞過(guò)程中，主要的應(yīng)力變形集中在船艏附近，而船舶中后部分遠(yuǎn)離碰撞區(qū)域，僅提供質(zhì)量支持和結(jié)構(gòu)剛度不發(fā)生變形損傷。因此在有限元軟件中采用考慮應(yīng)變速率的彈塑性材料模擬船艏結(jié)構(gòu)，劃分網(wǎng)格較精細(xì)，遠(yuǎn)離碰撞區(qū)域的船身使用剛體材料來(lái)建模，均采用殼單元，同時(shí)考慮了船舶在水流作用下的縱向運(yùn)動(dòng)對(duì)碰撞過(guò)程的影響，王自力等[18]提出了一種新的附加質(zhì)量模型，通過(guò)有限元數(shù)值模擬技術(shù)，證明了在高速碰撞下附加質(zhì)量模型與流固耦合模型具有較好的一致性。本文通過(guò)增加船舶密度的方法，把0.04倍的船體質(zhì)量作為附加水質(zhì)量加到船舶上，來(lái)模擬流體對(duì)碰撞過(guò)程的影響。

2.3 防撞裝置有限元模型

在防撞裝置有限元模擬中，鋼套箱外表面和內(nèi)部縱橫分隔板均采用殼單元，鋼材和復(fù)合材料選用MAT_PLASTIC_KINEMATIC材料模型模擬，鋼材的應(yīng)變率效應(yīng)通過(guò) Cowper-Symonds 本構(gòu)模型[19]來(lái)計(jì)算。橡膠護(hù)舷材料特性較為特殊，是一種超彈性材料，應(yīng)變超過(guò)100%后依舊可維持變形，同時(shí)具有幾何、材料及邊界的三重非線性特點(diǎn)，通常采用Mooney-Rivlin模型進(jìn)行模擬[20]，在建模中選用了LS-DYNA材料庫(kù)中77號(hào)材料，采用實(shí)體單元模擬。同時(shí)為了降低計(jì)算時(shí)間，建模時(shí)把鋼套箱當(dāng)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，忽略各節(jié)段之間的螺栓。鋼材和橡膠護(hù)舷材料模型的參數(shù)如表1、表2所示，船-橋墩-防撞裝置碰撞的有限元模型如圖2所示。

表1 鋼材參數(shù)

表2 橡膠護(hù)舷材料參數(shù)

圖2 船-橋墩-防撞裝置有限元模型圖

2.4 有限元模型驗(yàn)證

在船橋碰撞分析研究中，驗(yàn)證有限元模型的可靠性至關(guān)重要，橋墩模型組成形狀規(guī)則，模型的質(zhì)量可以得到保證，但船舶模型組成結(jié)構(gòu)和形狀比較復(fù)雜，在數(shù)值仿真過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生一些誤差。本文運(yùn)用有限元軟件進(jìn)行仿真模擬2 000 t散貨船以3 m/s的速度正向撞擊矩形剛性墻，通過(guò)船舶撞擊剛性墻的撞擊力曲線圖與美國(guó)AASHTO規(guī)范公式作對(duì)比，進(jìn)一步證明船舶模型的可靠性。美國(guó)AASHTO規(guī)范公式如下

P=0.98(DWT)1/2(V/8)

(1)

式中：P為撞擊力，MN；DWT為船舶載重噸位，t；V為船舶撞擊速度，m/s。AASHTO規(guī)范公式是在船舶正撞剛性墻的基礎(chǔ)上提出的，適用于油輪、貨輪、散貨船正撞橋墩的情況。

船舶與剛性墻碰撞的撞擊力時(shí)程曲線如圖3所示。從圖3可以看出，船舶撞擊剛性墻是一個(gè)非線性過(guò)程，撞擊時(shí)間只有0.3 s，從船艏接觸剛性墻開(kāi)始，撞擊力迅速增加到峰值，之后因?yàn)閱卧?，撞擊力又?huì)迅速下降，直至船舶反向運(yùn)動(dòng)離開(kāi)剛性墻，撞擊力降為0，整個(gè)撞擊過(guò)程中撞擊力峰值為15.40 MN，而美國(guó)AASHTO規(guī)范公式計(jì)算的撞擊力為16.44 MM。綜上所述，數(shù)值模擬計(jì)算出的結(jié)果與美國(guó)AASHTO規(guī)范公式基本保持一致，證明了有限元模型的可靠性。

圖3 船舶與剛性墻碰撞的撞擊力時(shí)程曲線

2.5 典型工況介紹

在參考橋區(qū)附近的水文、通航水位和航速等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后，確定采用了2 000 t級(jí)散貨船在最高通航水位196 m處，以4.88 m/s的撞擊速度使船艏撞擊雙薄壁墩自浮式復(fù)合材料防撞裝置。選取了兩種代表性的撞擊角度，對(duì)橋梁的主墩開(kāi)展不同撞擊角度下的碰撞分析，設(shè)計(jì)了3種比較典型的工況：(1)2 000 t船舶正向撞擊防撞裝置；(2)2 000 t船舶側(cè)向10°撞擊防撞裝置；(3)2 000 t船舶側(cè)向45°撞擊防撞裝置。同時(shí)與未安裝防撞裝置的橋墩作對(duì)比，研究該防撞裝置的防撞性能，船舶與橋墩碰撞的示意圖如圖4所示。

圖4 船舶撞擊橋墩示意圖

3 計(jì)算結(jié)果分析

3.1 正撞情況下

當(dāng)船舶正向撞擊防撞裝置時(shí)，為船橋碰撞過(guò)程中最不利的工況，通過(guò)分析碰撞過(guò)程中撞擊力、能量、結(jié)構(gòu)損傷及應(yīng)力分布等結(jié)構(gòu)響應(yīng)，來(lái)研究該裝置的防撞性能。

3.1.1 撞擊力時(shí)程變化分析

有無(wú)防撞裝置時(shí)船舶的撞擊力時(shí)程曲線如圖5所示。從圖5可以看出，未安裝防撞裝置時(shí)，撞擊力時(shí)程曲線中出現(xiàn)波峰和波谷，表現(xiàn)出復(fù)雜的非線性過(guò)程，在0.23 s時(shí)撞擊力達(dá)到峰值48.4 MN，整個(gè)撞擊過(guò)程在很短的時(shí)間內(nèi)就完成。安裝防撞裝置后，撞擊力峰值為21.8 MN，比未安裝防撞裝置時(shí)降低了55%，碰撞時(shí)間只有0.56 s，比未安裝防撞裝置時(shí)撞擊時(shí)間延長(zhǎng)了124%，撞擊力曲線更加緩和，力的波動(dòng)更小，說(shuō)明該防撞裝置起到了很好的緩沖作用，減小了船舶和橋墩的變形損傷。

圖5 船舶撞擊力時(shí)程曲線

3.1.2 能量時(shí)程變化分析

avoidance device 在正撞工況下無(wú)防撞裝置和有防撞裝置時(shí)系統(tǒng)的能量變化曲線分別如圖6和圖7所示。船橋碰撞過(guò)程其實(shí)就是能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。從圖中可以看出，安裝防撞裝置前后，系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化趨勢(shì)基本相似，但安裝防撞裝置的系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化較為平緩，說(shuō)明防撞裝置的存在可以減緩船舶的撞擊力，使能量轉(zhuǎn)化變得平緩。從圖6可以看出，在碰撞之前系統(tǒng)只存在動(dòng)能，發(fā)生碰撞后，動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為橋墩和船舶的內(nèi)能，約在0.23 s時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)能達(dá)到最大，為7.74 MJ，最后系統(tǒng)的動(dòng)能和內(nèi)能維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平，分別為3.51 MJ和6.47 MJ。從圖7可以看出，發(fā)生碰撞后，船舶的動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為橋墩和防撞裝置的內(nèi)能，動(dòng)能從碰撞到之后的0.1 s內(nèi)開(kāi)始緩慢減少，表明此時(shí)防撞裝置開(kāi)始發(fā)生輕微變形，在隨后的0.2 s當(dāng)中，系統(tǒng)動(dòng)能開(kāi)始快速下降，說(shuō)明這段時(shí)間防撞裝置受到大變形，大約在0.4 s時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能達(dá)到最小值，此時(shí)內(nèi)能增加到最大值，為9.19 MJ。對(duì)比圖6和圖7可以發(fā)現(xiàn)，在碰撞結(jié)束后，有防撞裝置時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能比無(wú)防撞裝置系統(tǒng)動(dòng)能減少18%，說(shuō)明船舶的動(dòng)能被防撞裝置所吸收，該防撞裝置吸能效果較好，可以有效保護(hù)橋墩。

圖6 無(wú)防撞裝置系統(tǒng)能量變化曲線 圖7 有防撞裝置系統(tǒng)能量變化曲線

3.1.3 船舶損傷分析

無(wú)防撞裝置和有防撞裝置時(shí)在最大撞擊力時(shí)刻下的船舶應(yīng)力云圖如圖8和圖9所示。從圖8中可以看出，未安裝防撞裝置時(shí)，船舶最大應(yīng)力主要集中在船艏與橋墩的撞擊部位，而其他部位受到的應(yīng)力較小。碰撞區(qū)域最大的等效應(yīng)力為536 MPa，已經(jīng)超過(guò)船舶材料的極限強(qiáng)度，發(fā)生塑性變形，對(duì)船舶造成一定程度的損傷。從圖9中可以看出，安裝防撞裝置后，船舶受到的最大等效應(yīng)力只有298 MPa，比未安裝防撞裝置的等效應(yīng)力降低了44%，船艏的損傷變形明顯減小，雖然部分區(qū)域發(fā)生塑性變形，但等效應(yīng)力均沒(méi)有超過(guò)材料的極限強(qiáng)度，說(shuō)明此防撞裝置可以明顯降低船舶的變形損傷，保護(hù)橋墩的同時(shí)，也可以有效保護(hù)船舶安全。

3.1.4 橋墩水平位移分析

有無(wú)防撞裝置時(shí)橋墩的水平位移時(shí)程曲線如圖10所示。從圖中可以看出，無(wú)論是否安裝防撞裝置，橋墩都會(huì)產(chǎn)生微小的振蕩，但安裝防撞裝置后延長(zhǎng)了撞擊時(shí)間，撞擊力大幅度降低，導(dǎo)致橋墩的水平位移也有所減小，從裸墩時(shí)的18.8 mm減小到11.2 mm，降幅達(dá)到40%，說(shuō)明該防撞裝置能夠更好地保護(hù)橋墩安全。

圖10 橋墩水平位移時(shí)程 圖11 船舶撞擊力時(shí)程曲線

3.2 側(cè)撞情況下

當(dāng)船舶側(cè)向撞擊防撞裝置時(shí)，本文選取了在實(shí)際工程中比較典型的兩種撞擊角度，分析在碰撞過(guò)程中撥開(kāi)船艏的效果。

3.2.1 撞擊力時(shí)程變化分析

船舶側(cè)向撞擊安裝防撞裝置橋墩的撞擊力時(shí)程曲線如圖11所示。從圖中可以看出，無(wú)論是小角度還是大角度碰撞，整個(gè)碰撞曲線表現(xiàn)出復(fù)雜的非線性過(guò)程。當(dāng)船舶側(cè)向45°撞擊防撞裝置時(shí)，在0.1 s開(kāi)始與防撞裝置接觸，此時(shí)撞擊力開(kāi)始上升，約到0.31 s時(shí)撞擊力達(dá)到峰值20.4 MN，最后在0.74 s的時(shí)候碰撞結(jié)束，船舶與防撞裝置分開(kāi)。當(dāng)船舶側(cè)向10°撞擊防撞裝置時(shí)，在0.12 s開(kāi)始與防撞裝置接觸，撞擊力開(kāi)始上升，約到0.3 s時(shí)撞擊力達(dá)到峰值10.1 MN，比側(cè)向45°撞擊降低了50%，最后在0.56 s時(shí)碰撞結(jié)束，船舶被防撞裝置彈開(kāi)。通過(guò)比較，發(fā)現(xiàn)小角度撞擊，船舶和橋墩受力更小，說(shuō)明船舶偏航角度越大，對(duì)船舶和橋墩造成的危害也越大。

3.2.2 能量變化分析

小角度側(cè)撞和大角度側(cè)撞防撞裝置時(shí)系統(tǒng)內(nèi)能量的變化曲線如圖12和圖13所示。從圖中可以看出，兩種典型角度碰撞時(shí)，系統(tǒng)的總能量均為11.36 MJ，一直保持一條平直的直線，說(shuō)明在整個(gè)碰撞過(guò)程中內(nèi)能、動(dòng)能、滑移能和沙漏能的和維持不變，符合能量守恒定律。小角度碰撞時(shí)，船舶動(dòng)能轉(zhuǎn)化為防撞裝置的變形能，碰撞結(jié)束后，船舶動(dòng)能維持在8.0 MJ，損失占初始動(dòng)能的30%，防撞裝置變形能維持在1.74 MJ。大角度碰撞時(shí)，船舶動(dòng)能維持在3.57 MJ，損失占初始動(dòng)能的68%，防撞裝置變形能維持在4.15 MJ。由此可見(jiàn)，船舶撞擊角度越小，船舶損失的動(dòng)能越少，說(shuō)明在小角度碰撞后，船舶被防撞裝置撥開(kāi)船艏，并保留了更多的動(dòng)能遠(yuǎn)離橋墩，減少了能量的轉(zhuǎn)換，使船舶、橋墩和防撞裝置都得到較好的保護(hù)。

圖12 小角度側(cè)撞能量變化曲線 圖13 大角度側(cè)撞能量變化曲線

3.2.3 防撞裝置應(yīng)力變形分析

小角度側(cè)撞和大角度側(cè)撞時(shí)防撞裝置的應(yīng)力云圖如圖14和圖15所示。從圖中可以看出，小角度和大角度碰撞時(shí)的最大等效應(yīng)力都集中分布在防撞裝置的上部，即船艏與防撞裝置撞擊位置。在大角度側(cè)撞工況下，防撞裝置最大等效應(yīng)力達(dá)到614 MPa，已經(jīng)超過(guò)防撞裝置材料的極限強(qiáng)度，碰撞區(qū)域出現(xiàn)了明顯的凹陷變形，其他非碰撞區(qū)域應(yīng)力分布較少，保持在安全范圍之內(nèi)。相比之下，在小角度側(cè)撞工況下，防撞裝置最大等效應(yīng)力為389 MPa，比大角度側(cè)撞工況降低了37%，雖然局部區(qū)域進(jìn)入塑性變形階段，但等效應(yīng)力均沒(méi)有超過(guò)材料的極限強(qiáng)度。說(shuō)明船舶在小角度偏航時(shí)，借助防撞裝置撥開(kāi)船艏的功能可以在一定程度上降低對(duì)防撞裝置的損傷。

圖14 小角度側(cè)撞時(shí)防撞裝置應(yīng)力云圖 圖15 大角度側(cè)撞時(shí)防撞裝置應(yīng)力云圖

防撞裝置在不同撞擊角度下的撞深時(shí)程曲線如圖16所示。從圖中可以看出，防撞裝置的撞深時(shí)程曲線都是呈現(xiàn)先增大后減小最后穩(wěn)定在一個(gè)數(shù)值的趨勢(shì)，結(jié)合圖12和圖13的能量變化曲線可以發(fā)現(xiàn)，防撞裝置的撞深隨著船舶動(dòng)能的減小而增大，說(shuō)明撞深的增大導(dǎo)致防撞裝置變形能升高，但最大的撞深并不是在船舶動(dòng)能最小處取得。當(dāng)船舶以10°和45°側(cè)撞時(shí)，最大撞深分別為141 mm和300 mm，小角度碰撞時(shí)的撞深比大角度碰撞減小了53%，原因是小角度碰撞時(shí)防撞裝置容易撥開(kāi)船艏，讓船舶保留更多的動(dòng)能，遠(yuǎn)離防撞裝置，降低了對(duì)防撞裝置的損傷。

4 結(jié)論

本文以白果渡嘉陵江大橋?yàn)楣こ瘫尘?，采用?shù)值仿真方法對(duì)防撞裝置進(jìn)行性能評(píng)估，得到以下結(jié)論：

(1)在最不利的正撞工況下，安裝防撞裝置后，撞擊力峰值降低了55%，撞擊時(shí)間延長(zhǎng)了124%，船舶的最大等效應(yīng)力降低了44%，該防撞裝置起到了很好的緩沖作用，具有良好的防撞效果，減小了船舶和橋墩的變形損傷。

(2)當(dāng)船舶側(cè)撞時(shí)，相比大角度碰撞，在小角度碰撞后，船舶被防撞裝置撥開(kāi)船艏，并保留了70%的動(dòng)能遠(yuǎn)離橋墩，并且防撞裝置受到的變形損傷小，減少了能量的轉(zhuǎn)換，使船舶、橋墩和防撞裝置都得到較好的保護(hù)。

(3)小角度碰撞工況下的撞擊力峰值、防撞裝置撞擊位置最大等效應(yīng)力以及最大撞深比大角度碰撞工況分別降低了50%、37%和53% ，使得小角度碰撞時(shí)的沖擊效應(yīng)更為平緩，減小了對(duì)船舶和橋墩造成的危害。