樊偉　孫洋　申?yáng)|杰　劉斌

摘 ? 要：以往橋梁船撞動(dòng)力分析以給定事件確定性分析為主，難以反映船撞作用的偶然性和概率性特征，以及不同能量撞擊下的橋梁損傷演化特征. 為此，本文面向兩類典型船舶，以橋梁墩柱受船舶撞擊后的剩余承載能力作為損傷評(píng)估指標(biāo)，較為系統(tǒng)地研究了橋梁船撞易損性. 首先，建立了受壓RC墩柱受到側(cè)向沖擊后剩余承載能力的直接模擬方法，通過與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該模擬方法的有效性. 然后，基于一座典型連續(xù)鋼筋混凝土梁橋，建立了兩種不同的有限元簡(jiǎn)化模型，并進(jìn)行了比較和驗(yàn)證. 提出一種有限元簡(jiǎn)化模型與響應(yīng)面代理模型聯(lián)合的橋梁船撞易損性分析方法，獲得了兩類典型船舶撞擊下的橋梁易損性曲線. 結(jié)果表明：所建立的響應(yīng)面具有良好的精度，可替代復(fù)雜的非線性有限元計(jì)算;兩類船舶類型撞擊下的橋墩剩余承載力的響應(yīng)特征區(qū)別較大，在球艏船撞擊下剩余承載能力隨船速的增大而均勻減少，而在受駁船撞擊時(shí)，剩余承載能力與臨界船速密切相關(guān)，呈現(xiàn)出雙折線的特征，在進(jìn)行樣本設(shè)計(jì)時(shí)需基于臨界速度進(jìn)行分段;在相同船速及質(zhì)量的情況下，駁船撞擊所造成的結(jié)構(gòu)損傷以及失效的概率普遍要高于球艏船撞擊，實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)尤為關(guān)注.

關(guān)鍵詞：船撞;易損性;剩余承載能力;響應(yīng)面;簡(jiǎn)化模型

中圖分類號(hào)：U447 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Vessel-collision Vulnerability Analysis Method of Bridge Structures

Based on Simplified Model with Girders and Response Surface

FAN Wei1，2?，SUN Yang1，SHEN Dongjie1，LIU Bin1

（1. College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China;

2. Hunan Provincial Key Laboratory for Wind and Bridge

Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China）

Abstract：The past studies primarily performed the deterministic dynamic analysis of vessel-bridge collision for a given collision event，which hardly reflected the contingency and probability characteristics of ship collision，as well as the damage evolution of bridge under impacts with various energy. For this reason，this study systematically investigated the vulnerability of a bridge under collisions of two typical vessels，where the residual capacity of bridge piers after vessel impacts was used as the damage assessment index. Firstly，a direct finite element （FE） simulation method was established to predict the residual capacity of axially-loaded RC column after lateral impact. The rationality of the simulation method was verified by the test results. Then，based on a typical continuous girder bridge，two different simplified FE model were established，compared and validated. By combining the validated simplified FE model and the response surface method，a vulnerability analysis method of the vessel-bridge collision was established，and the vulnerability curves of the bridge were obtained for the impacts of two kinds of typical ships. The results show that the response surface has good accuracy and is able to replace the complex nonlinear FE calculation;The response characteristics of the residual capacity of the pier are quite different for the impact of two types of vessels：the residual capacity of the pier under the impact of the bulbous-bow ship decreases uniformly with the increase of the ship speed，while the residual capacity is closely related to the critical ship speed under the impact of the barge and exhibits the bilinear characteristics so that the sample design needs to be segmented based on the critical speed;Under the same ship speed and quality，the probabilities of structural damage and failure caused by barge impacts are generally higher than those caused by bulbous-bow ship impacts，which should be paid special attention in the practical design.

Key words：vessel-bridge collision;vulnerability;residual load capacity;response surface;simplified model

船撞橋事故不但威脅著船舶通行的安全，也嚴(yán)重影響著橋梁的安全運(yùn)營(yíng)[1]，一旦發(fā)生船撞橋事故，橋梁結(jié)構(gòu)可能承受巨大的側(cè)向沖擊荷載，因此在對(duì)通航水域的橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮船橋發(fā)生碰撞的可能性.

20世紀(jì)60年代末，人們開始研究船橋碰撞問題，著名的米諾爾斯基（Minorsky）理論[2]就在那時(shí)被提出，該理論為后人研究船橋碰撞奠定了基礎(chǔ). 目前，橋梁船撞安全問題已經(jīng)受到了廣泛關(guān)注. 相關(guān)研究主要集中于撞擊力估算[3]、船撞橋數(shù)值模擬[4-6]、橋梁防撞設(shè)施研究[7-10]等. 但是，以往的這些研究大多都是基于確定性的有限元仿真計(jì)算進(jìn)行分析，難以反映船撞作用的偶然性和概率性特征，以及不同能量撞擊下的橋梁損傷演化特征. 對(duì)橋梁進(jìn)行船撞易損性分析可以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在不同類型的船舶以及不同船速撞擊下發(fā)生各級(jí)破壞的概率，對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加固和維修決策具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值.

目前，橋梁的地震易損性研究已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[11-15]. Singhal等[16]采用貝葉斯原理，分析1994年1月17日北嶺加州地震混凝土框架建筑的地震損傷數(shù)據(jù)，采用Park-Ang地震損傷指數(shù)表示結(jié)構(gòu)損傷，將地震易損性定義為在給定的地震強(qiáng)度下，損傷指標(biāo)超過某一定值的條件概率. 目前，地震易損性的理論研究已經(jīng)比較豐富.

與地震易損性研究相比，關(guān)于橋梁船撞易損性的研究成果卻寥寥無(wú)幾. 首先，船撞領(lǐng)域尚未有人提出一個(gè)廣泛令人接受和信服的判斷橋墩船撞損傷等級(jí)的指標(biāo). 張?zhí)赱17]通過數(shù)值仿真計(jì)算，得出以墩底轉(zhuǎn)角作為評(píng)價(jià)橋梁損傷等級(jí)的指標(biāo)，并指出混凝土橋墩在受到船舶撞擊后的破壞形式與地震作用下的破壞形式有所不同. 但是其僅僅對(duì)矩形墩柱在船舶正向撞擊方面進(jìn)行了研究，因此其損傷指標(biāo)的適用性還有待進(jìn)一步研究.

此外，前期研究[18]表明，橋梁船撞過程動(dòng)力效應(yīng)影響明顯，對(duì)船撞下橋梁結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行合理的動(dòng)力分析是必要的，因此，進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的易損性分析時(shí)，就需要大量樣本的動(dòng)力計(jì)算. 如果采用常規(guī)的精細(xì)化接觸-碰撞有限元技術(shù)進(jìn)行船橋碰撞的非線性顯示動(dòng)力分析，單個(gè)模型的計(jì)算將會(huì)消耗大量的計(jì)算時(shí)間，計(jì)算效率低. 若要進(jìn)行大量樣本計(jì)算，精細(xì)化全尺寸有限元模型必然會(huì)制約運(yùn)算規(guī)模，因此，提高計(jì)算效率非常關(guān)鍵. 近年來也有學(xué)者[19-20]將響應(yīng)面運(yùn)用到了撞擊下橋梁參數(shù)分析和可靠度分析中，極大地提高了計(jì)算效率. 其中就有張軍等[19]提出運(yùn)用響應(yīng)面法進(jìn)行船撞橋的可靠度計(jì)算，但是其并未進(jìn)行非線性有限元?jiǎng)恿ε鲎灿?jì)算，而是僅僅以規(guī)范的計(jì)算方法確定船撞力.

由此可見，高精度高效率的有限元簡(jiǎn)化模型與響應(yīng)面代理模型的聯(lián)合是實(shí)現(xiàn)大樣本分析的前提條件. 因此，本文提出有限元簡(jiǎn)化模型與響應(yīng)面代理模型聯(lián)合的橋梁船撞易損性分析方法，為構(gòu)建基于概率性的橋梁船撞設(shè)計(jì)與評(píng)估方法奠定基礎(chǔ).

1 ? 墩柱剩余承載能力試驗(yàn)與直接模擬方法

1.1 ? 墩柱剩余承載能力試驗(yàn)

Fan和Liu等[21-22]對(duì)一組不同參數(shù)的受壓RC墩柱進(jìn)行了落錘沖擊試驗(yàn)，并對(duì)受到落錘沖擊后的受壓RC墩柱進(jìn)行了軸向加載試驗(yàn). 試驗(yàn)共對(duì)10根不同參數(shù)的RC墩柱進(jìn)行了軸向加載試驗(yàn)，其中有2根未受損傷的試件，還有8根受落錘沖擊后的受損試件. 這8根受損試件中，有1根被完全砸斷，還有2根出現(xiàn)了“反拱”現(xiàn)象[21]. Fan等[21]指出，反拱的現(xiàn)象具有偶然性，存在一定的不可重復(fù)性. 因此，在本次模型驗(yàn)證中排除了這2根“反拱”試件以及1根完全砸斷的試件，對(duì)剩余的7根試件開展了數(shù)值模擬.

1.2 ? 墩柱剩余承載能力直接模擬方法

為了研究墩柱受沖擊后剩余承載能力的直接模擬方法，采用LS-DYNA顯式非線性動(dòng)力有限元軟件建立了如圖1所示的精細(xì)化有限元模型.

其中，縱向和螺旋鋼筋均采用 Hughes-Liu 積分梁?jiǎn)卧M，采用*MAT_PIECEWISE_LINEAR_ PLASTICITY材料本構(gòu)，該材料本構(gòu)可以采用試驗(yàn)測(cè)得的實(shí)際應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系來定義. 混凝土采用六面體單點(diǎn)積分實(shí)體單元模擬，材料模型采用連續(xù)蓋帽本構(gòu)模型*MAT_CSCM，該材料本構(gòu)已被證明可以合理地模擬沖擊荷載下受壓RC柱的動(dòng)力響應(yīng)[22-23]. 鋼筋的梁?jiǎn)卧c混凝土的實(shí)體單元之間使用了*MAT_GENERAL_NONLINEAR_1DOF_DISCRERE_ BEAM非線性彈簧單元相連接，來模擬鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移關(guān)系. 非線性彈簧單元的加載卸載曲線的定義參照歐洲規(guī)范[24]中的規(guī)定.

為了模擬出落錘沖擊后進(jìn)行軸向加載的試驗(yàn)全過程，在建模過程中將三個(gè)試驗(yàn)階段合并在一個(gè)計(jì)算模型中，如圖1所示. 整個(gè)計(jì)算過程分為三個(gè)階段，計(jì)算時(shí)間為0.14 s.

第一階段為初始軸力的預(yù)加載，時(shí)間為0 s～0.022 s. 模型中采用關(guān)鍵字*CONSTRAINED_ NODAL_RIGID_BODY將預(yù)應(yīng)力鋼筋的兩端與試件兩端的鋼板固定起來，預(yù)應(yīng)力鋼筋由索單元模擬，通過定義材料*MAT_CABLE_DISCRETE_BEAM將初始應(yīng)力賦給了預(yù)應(yīng)力鋼筋;第二階段為落錘沖擊階段，時(shí)間為0.022 s ～ 0.08 s. 在初始軸力完成加載后，落錘將以給定的初速度下落并與受壓RC柱發(fā)生碰撞，在早于0.08 s的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)完成全部碰撞過程，撞擊力歸零，錘頭與試件完全分離;第三階段為軸向加載階段，時(shí)間為0.08 s ～ 0.14 s. 通過關(guān)鍵字*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_SET控制墩柱的兩端鋼板，在0.08 s時(shí)采用預(yù)先設(shè)定好的軸向位移開始?jí)嚎s墩柱，即位移控制的軸向加載. 加載過程持續(xù)到墩柱失去軸向承載能力，結(jié)構(gòu)失效.

0.2 ～ 0.5 ? （中度損傷）

0.5 ～ 0.8 ? （嚴(yán)重?fù)p傷）

0.8 ～ 1.0 ? （完全倒塌） ? ? ? （4）

式中：Pr為橋墩受到損傷后的殘余軸向承載能力;Pd為橋墩的初始軸向承載能力.

盡管采用簡(jiǎn)化分析模型能夠提高計(jì)算效率，但需要大量計(jì)算的易損性分析而言，仍然是不夠的. 因此，本文將用簡(jiǎn)化分析模型獲得關(guān)鍵樣本結(jié)果，采用響應(yīng)面方法建立合理的響應(yīng)面替代模型. 在此基礎(chǔ)上，結(jié)合蒙特卡洛抽樣的方法計(jì)算獲得不同船撞情況下各等級(jí)損傷下的失效概率.

3.2 ? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)法（Box-Behnken Design，簡(jiǎn)稱BBD），是響應(yīng)面優(yōu)化法常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，以三因素為例，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)點(diǎn)分布情況如圖8所示.

合理的試驗(yàn)方法是獲得良好的響應(yīng)面代理模型的前提，因此，在進(jìn)行響應(yīng)面工況設(shè)計(jì)之前，對(duì)橋墩在分別受到駁船和球艏船不同船速撞擊下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果如圖9所示.

可以看出，橋墩在兩種不同類型船撞擊下的響應(yīng)特征截然不同. 在球艏船的撞擊下，橋墩的響應(yīng)隨著船速的增大近似線性上升，而在駁船的撞擊下，橋墩的各響應(yīng)呈現(xiàn)出雙折線的形式. 當(dāng)駁船的船速在0～0.8 m/s內(nèi)上升時(shí)，橋墩的峰值響應(yīng)迅速上升;當(dāng)船速超過0.8 m/s后，峰值響應(yīng)基本上不會(huì)再有很大變化. 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是，當(dāng)撞擊速度超過0.8 m/s后，駁船的船首在發(fā)生船橋碰撞的過程中前肋板屈曲，船首剛度突然下降至低于橋墩的側(cè)向抗推剛度，駁船剩余的動(dòng)能幾乎全部由船首吸收，因此，橋墩響應(yīng)未見上升而駁船船首變形嚴(yán)重. 這也是當(dāng)船速超過0.8 m/s后，撞擊力-時(shí)程曲線出現(xiàn)平臺(tái)段的原因，如圖10所示.

在上述工況分析中，可以認(rèn)為0.8 m/s是使船首屈曲的臨界船速v0. 根據(jù)試算可知，臨界船速的大小并不是一個(gè)固定的數(shù)值，它與船舶總質(zhì)量、混凝土強(qiáng)度、鋼筋直徑等因素息息相關(guān).

考慮到橋墩在受到駁船和球艏船撞擊下的不同響應(yīng)特征，如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的Box-Behnken設(shè)計(jì)法，僅僅在每種因素（混凝土強(qiáng)度、鋼筋直徑、船速）的最大值、最小值和中心點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，那么船速這一因素對(duì)駁船撞擊下橋墩各響應(yīng)的影響將會(huì)被錯(cuò)誤地估計(jì)，如圖11所示. 由這樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合出來的響應(yīng)面代理模型并不能反映橋墩受駁船撞擊后響應(yīng)的真實(shí)特征，代理模型外推能力較差.

對(duì)于船速這一因素來說，臨界速度v0是一個(gè)重要的數(shù)據(jù)點(diǎn). 在進(jìn)行工況設(shè)計(jì)時(shí)，必須引入臨界速度的影響. 因此，本文針對(duì)駁船撞擊下的工況，提出了一種基于臨界速度的分段BBD試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，將原本[0，4]的船速區(qū)間分為[0，v0]和[v0，4] 兩段. 對(duì)每一個(gè)區(qū)間分別進(jìn)行BBD試驗(yàn)設(shè)計(jì)，如圖11所示.

當(dāng)橋梁受到船撞時(shí)，響應(yīng)結(jié)果往往受到各種參數(shù)的隨機(jī)性的影響，影響橋墩受沖擊后剩余承載能力的主要參數(shù)有混凝土強(qiáng)度f(wàn)c、縱向鋼筋直徑dl、箍筋直徑ds、縱向鋼筋屈服強(qiáng)度f(wàn)y、箍筋屈服強(qiáng)度f(wàn)ys和船速v等. 根據(jù)試算可知，ds、 fy、 fys在其服從的隨機(jī)分布范圍內(nèi)的變化對(duì)剩余承載能力的影響較小，故在本次研究中并未考慮這3個(gè)參數(shù)的隨機(jī)性帶來的影響，并在響應(yīng)面代理模型的計(jì)算中將這3個(gè)參數(shù)設(shè)為固定值（ds = 16 mm，fy = 400 MPa，fys = 335 MPa）. 為了對(duì)橋梁船撞易損性進(jìn)行分析，本節(jié)將建立如下響應(yīng)面代理模型來預(yù)測(cè)橋梁受船撞后的殘余承載能力：

Pr = f（ fc，dl，v） ? ? ? （5）

參考現(xiàn)有文獻(xiàn)的結(jié)論[28-30]，fc和dl均服從正態(tài)分布，統(tǒng)計(jì)參數(shù)如表1所示.

參考兩種參數(shù)的概率密度分布情況，在進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，將鋼筋直徑的變化范圍設(shè)為28 ～ 36 mm，將混凝土強(qiáng)度的變化范圍設(shè)為20 ～ 40 MPa. 設(shè)計(jì)工況如表2所示.

3.3 ? 建立響應(yīng)面代理模型

3.3.1 ? 球艏船撞擊下的橋墩響應(yīng)代理模型

多項(xiàng)式響應(yīng)面代理模型是響應(yīng)面分析中常用的代理模型形式，本文首先嘗試采用多項(xiàng)式代理模型對(duì)橋墩受駁船以及球艏船撞擊下的剩余承載能力進(jìn)行擬合.

代理模型采用多項(xiàng)式形式，其函數(shù)形式為：

Pr = p1 + p2 fc + p3 dl + p4 v + p5 fc dl + p6 fc v +

p7 dl v + p8 fc 2 + p9 dl 2 + p10 v2 + p11 fc 2dl +

p12 fc dl2 + p13 fc v2 ? ? ? ? （6）

式中：fc為混凝土強(qiáng)度;dl為鋼筋直徑;v為船速;p1～p13為多項(xiàng)式中各分項(xiàng)的待定系數(shù).

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果擬合得到橋墩受球艏船撞擊后的殘余承載力響應(yīng)面代理模型多項(xiàng)式的各項(xiàng)系數(shù)如表3所示. 二次多項(xiàng)式代理模型即可達(dá)到令人滿意的擬合精度，可決系數(shù)（R2）為0.98. 各個(gè)參數(shù)對(duì)船撞后的殘余承載能力的影響如圖12所示，圖中坐標(biāo)軸上未顯示的參數(shù)均取中值：v = 2 m/s，fc = 30 MPa，dl = 32 mm.

然而，在擬合橋墩受駁船撞擊下的殘余承載能力響應(yīng)面時(shí)，多項(xiàng)式代理模型始終無(wú)法達(dá)到一個(gè)令人滿意的擬合精度，無(wú)論是二次多項(xiàng)式還是三次或者更高次多項(xiàng)式，最后的效果始終差強(qiáng)人意.

3.3.2 ? 駁船撞擊下的橋墩響應(yīng)代理模型

為了提高響應(yīng)面代理模型的擬合精度，針對(duì)橋墩在受到駁船撞擊下的殘余承載能力，本文提出了一種基于臨界船速的多項(xiàng)式分段函數(shù)的代理模型，如式（7）所示：

Pr-barg e = f1（ fc，dl，v） ? ? ? v∈（0，v0）

f2（ fc，dl，v） ? ? ? v∈（v0，4） ? ? ?（7）

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果擬合得到橋墩受駁船撞擊后的殘余承載力響應(yīng)面代理模型多項(xiàng)式的各分項(xiàng)系數(shù)如表3所示. 分段擬合后，三次多項(xiàng)式代理模型可以達(dá)到令人滿意的擬合精度，分段函數(shù)f1和f2的可決系數(shù)（R2）分別為0.999 9，0.999 3.

橋墩在受駁船撞擊后的殘余承載能力與各參數(shù)之間的關(guān)系如圖13所示. 當(dāng)船速小于0.8 m/s或大于0.8 m/s時(shí)，橋墩殘余承載能力的響應(yīng)特征有著明顯差異.

由圖13（c）中船速和混凝土強(qiáng)度對(duì)橋墩殘余承載能力的影響可明顯看出，當(dāng)混凝土強(qiáng)度下降時(shí)，臨界船速也會(huì)變小，具體表現(xiàn)為隨著混凝土強(qiáng)度降低，響應(yīng)面的轉(zhuǎn)折點(diǎn)向船速低的方向移動(dòng).

值得一提的是駁船撞擊下的橋墩剩余承載能力，如圖13（b）（c）所示，當(dāng)船速超過臨界船速并繼續(xù)提高至約2.5 m/s時(shí)，橋墩的剩余承載能力繼續(xù)平緩下降;但是，當(dāng)船速超過2.5 m/s時(shí)，橋墩的剩余承載能力反而呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，這一現(xiàn)象與荷載頻譜特性、橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性相關(guān)[25].

3.4 ? 易損性分析

根據(jù)墩柱殘余承載力的損傷指標(biāo)，即式（4），進(jìn)行橋墩船撞的易損性分析. 其中Pr可由相應(yīng)的響應(yīng)面代理模型計(jì)算得到. 將fc = 30 MPa、dl = 32 mm、v =0 m/s代入相應(yīng)的響應(yīng)面代理模型，則可得到Pd =

f（30，32，0）.

對(duì)于每一個(gè)確定的船速v∈（0，4）：對(duì)服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量fc和dl進(jìn)行蒙特卡洛抽樣，樣本數(shù)量N = 107，統(tǒng)計(jì)出損傷指標(biāo)D分別達(dá)到輕微損傷、中等損傷、嚴(yán)重?fù)p傷和倒塌的次數(shù)L1、L2、L3、L4 . 則在該船速下，橋墩達(dá)到相應(yīng)損傷指標(biāo)的失效概率為：

Pfn = ? ? ? ?（8）

式中：n = 1、2、3、4分別表示損傷程度達(dá)到輕微損傷、中等損傷、嚴(yán)重?fù)p傷和倒塌. 對(duì)船速v從0 m/s到4 m/s，船速每間隔0.02 m/s計(jì)算一次結(jié)構(gòu)的失效概率，將得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)連線則可得到橋墩受船撞的易損性曲線，如圖14所示.

對(duì)比駁船與球艏船的易損性曲線，可知在相同船速及質(zhì)量的情況下，駁船撞擊所引起結(jié)構(gòu)失效的概率普遍比球艏船要大很多. 相比較于球艏船撞擊工況，駁船撞擊下的橋墩在較低的船速撞擊下就能造成較大的損傷.

4 ? 結(jié)論與展望

本文面向兩類典型船舶，以橋梁墩柱受船舶撞擊后的剩余承載能力作為損傷評(píng)估指標(biāo)，提出了基于帶主梁簡(jiǎn)化分析模型與響應(yīng)面聯(lián)合的橋梁船撞易損性分析方法，主要結(jié)論有：

1）所建立的高精度響應(yīng)面模型可以替代需要進(jìn)行復(fù)雜非線性計(jì)算的結(jié)構(gòu)模型. 可以使用所建立的響應(yīng)面代理模型在橋梁船撞易損性研究中進(jìn)行大量的樣本分析.

2）由于船首構(gòu)造、外形等差異，不同船舶類型撞擊下的橋墩剩余承載力的響應(yīng)特征區(qū)別較大. 在球艏船撞擊下，橋墩的剩余承載能力會(huì)一直隨船速的增大而均勻減少;而在受駁船撞擊時(shí)，橋墩的剩余承載能力與臨界船速密切相關(guān)，呈現(xiàn)出雙折線的特征. 因此，在進(jìn)行樣本設(shè)計(jì)時(shí)，為了反映橋墩受駁船撞擊后響應(yīng)的真實(shí)特征，需基于臨界速度進(jìn)行分段.

3）在相同船速及質(zhì)量的情況下，駁船撞擊所造成的結(jié)構(gòu)損傷以及失效的概率普遍要高于球艏船撞擊. 在進(jìn)行實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，應(yīng)該尤為關(guān)注.

4）在本文算例分析中，無(wú)論是駁船還是球艏船都未能對(duì)橋墩造成嚴(yán)重及以上的損傷狀態(tài)，但是實(shí)際工程中卻屢見船橋碰撞的惡性事故，這是因?yàn)閷?shí)際工程中的橋梁船撞事故往往還伴隨著鋼筋銹蝕以及下部結(jié)構(gòu)沖刷等多種災(zāi)害同時(shí)作用. 此外樁土、水位變化、撞擊角度、通航等級(jí)與船只噸位等各種不確定因素都會(huì)對(duì)事故的結(jié)果造成影響，這些都是值得進(jìn)一步研究的問題. 在船撞易損性分析中考慮鋼筋銹蝕以及沖刷等因素的影響將是本文的下一步研究方向.

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