陈楚龙， 高荣雄， 朱宏平

(华中科技大学 土木工程与力学学院， 湖北 武汉 430074)

我国是一个内河航运资源较为丰富的国家，截止2010年底统计，全国内河航道通航里程 12.42万km，公路桥梁总量持续增加。全国公路桥梁达65.81万座、3048.31万m。其中，特大桥梁2051座、346.98万m，大桥49489座、1167.04万m[1]。由于诸如洪水、驾驶员疏忽等自然和人为原因，在繁忙的河道，船撞桥事故频繁出现，造成巨大的生命财产损失，合理分析船桥碰撞过程中结构的反应十分重要。船桥碰撞中考虑水体-结构动力相互作用的反应，一般有附加水质量方法和流固耦合分析方法两种。

对于流固耦合体系，其方程求解通常有Lagrange和Euler法两种方法。流固耦合分析方法考虑流体对结构的影响，同时还考虑结构对流体的影响，被称为“强耦合”，也即真正意义上的流固耦合作用。目前，在有限元分析中，流固耦合方法还存在很大的难度，尚未得到很好的解决。

附加水质量方法仅考虑流体对结构的影响，因此被称为“弱耦合”作用。目前，在流固耦合分析中大部分属于“弱耦合”，即只考虑动水压力效应。刘建成、顾永宁[2]及贺亮[3]分别基于非线性有限元软件MSC/Dytran、ANSYS/LS-DYNA完成船撞桥墩动力模型的碰撞数值分析，详细介绍了船、桥的材料模型选取、桩基的边界条件处理，而流体介质对碰撞的影响则都简化为大小为船体总质量0.04倍的附加水质量，通过加大模型中船体部分板单元的密度实现。附加质量模型采用船体附加质量的形式来考虑周围流体介质的动力影响，主要用以反映船体和流体之间的相互作用，它的大小取决于相撞船舶的线型特征、碰撞时间历程等，精确的计算是相当复杂和困难的。……