留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

内河桥梁船舶防撞折纸蜂窝结构参数化设计方法的研究

蔡丁锡 曾俊铖 张飞凡 高升 李子豪 刘晓东 张骞 蔡建国

蔡丁锡, 曾俊铖, 张飞凡, 高升, 李子豪, 刘晓东, 张骞, 蔡建国. 内河桥梁船舶防撞折纸蜂窝结构参数化设计方法的研究[J]. 钢结构(中英文), 2026, 41(1): 56-66. doi: 10.13206/j.gjgS25112002
引用本文: 蔡丁锡, 曾俊铖, 张飞凡, 高升, 李子豪, 刘晓东, 张骞, 蔡建国. 内河桥梁船舶防撞折纸蜂窝结构参数化设计方法的研究[J]. 钢结构(中英文), 2026, 41(1): 56-66. doi: 10.13206/j.gjgS25112002
Cai Dingxi, Zeng Juncheng, Zhang Feifan, Gao Sheng, Li Zihao, Liu Xiaodong, Zhang Qian, Cai Jianguo. Research on the Parametric Design of Origami Honeycomb Structures for Ship Collision Protection of Inland Waterway Bridges[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2026, 41(1): 56-66. doi: 10.13206/j.gjgS25112002
Citation: Cai Dingxi, Zeng Juncheng, Zhang Feifan, Gao Sheng, Li Zihao, Liu Xiaodong, Zhang Qian, Cai Jianguo. Research on the Parametric Design of Origami Honeycomb Structures for Ship Collision Protection of Inland Waterway Bridges[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2026, 41(1): 56-66. doi: 10.13206/j.gjgS25112002

内河桥梁船舶防撞折纸蜂窝结构参数化设计方法的研究

doi: 10.13206/j.gjgS25112002
基金项目: 

福建省交通运输科技项目、福建省高速公路科技项目(JC202322);国家自然科学基金项目(52478306)。

详细信息
    作者简介:

    蔡丁锡,高级工程师,主要从事公路工程建设,672864791@qq.com。

    通讯作者:

    蔡建国,博士,教授,博士生导师,主要从事可展与折叠结构、防撞结构方面的研究, j.cai@seu.edu.cn。

Research on the Parametric Design of Origami Honeycomb Structures for Ship Collision Protection of Inland Waterway Bridges

  • 摘要: 随着我国内河航道桥梁建设规模扩大,船舶撞击导致的桥墩安全事故频发,蜂窝结构凭借轻质高强、吸能效率高的优势,成为桥梁防撞领域的潜在替代方案。但传统正六边形直蜂窝存在共面性能薄弱的缺陷,船舶斜撞时需额外导向机构,现有折纸蜂窝虽能提升共面强度,却常以牺牲异面强度为代价,难以兼顾实际防撞需求。为此,基于中面偏移法聚焦折纸型蜂窝结构,构建参数化建模体系,区分A、B、C三类构型,明确其三维形态由五类核心参数决定,并重点探究关键参数对结构性能的影响规律。通过有限元仿真对比折纸蜂窝与传统直蜂窝的共、异面抗压性能,同时针对性能较优的构型深入分析参数变化对其力学性能的作用机制。研究发现:B型折纸蜂窝能有效兼顾 “削峰” 与耗能需求,综合性能最优,且特定参数组合可实现结构性能与经济性的平衡。该研究为折纸蜂窝在桥梁防撞领域的参数优化与工程应用提供关键选型依据,对提升内河桥梁桥墩防撞安全性具有重要实践价值。
  • [1] 新华社. 广州南沙“船撞桥”事故已造成5人死亡[EB/OL].(2024-02-22

    )[ 2025-04-13]. http://www.news.cn/local/20240222/70d459e2eded4a618e4420022670a5e7/c.html.
    [2] 新华社. 美国一大桥遭集装箱船撞击坍塌 恐有20人落水[EB/OL].(2024-03-26

    )[ 2025-04-20]. http://www.xinhuanet.com/20240326/6890f58a9ea34f57be24f530f3ccdf89/c.html.
    [3] 熊茂伶,胡友松. 现场直击:探访美国巴尔的摩大桥坍塌现场[EB/OL].(2024-03-28)[ 2025-04-20]. http://www.news.cn/20240328/e062d949b38346368dc8ec53c63616e4/c.html.
    [4] 高骁,赵宏元,姚浩桢. 基于AASHTO规范的城市内河航道船桥碰撞风险分析[J]. 港工技术,2020,57(增刊1):116-119.
    [5] 中华人民共和国交通运输部. 内河通航标准:GB 50139—2014[S]. 北京:中国计划出版社,2014.
    [6] Wierzbicki T. Crushing analysis of metal honeycombs[J]. International Journal of Impact Engineering,1983(1):157-174.
    [7] Li K,Gao X L,Wang J. Dynamic crushing behavior of honeycomb structures with irregular cell shapes and non-uniform cell wall thickness[J]. International Journal of Solids and Structures,2007,44(14/15):5003-5026.
    [8] Ruan D,Lu G,Wang B,et al. In-plane dynamic crushing of honeycombs—a finite element study[J]. International Journal of Impact Engineering,2003,28:161-182.
    [9] Paik J K,Thayamballi A K,Kim G S. The strength characteristics of aluminum honeycomb sandwich panels[J]. Thin-Walled Structures,1999,35(3):205-231.
    [10] 湖南省市场监督管理局. 既有桥梁防船撞性能评估与提升设计标准:DB43/T 3066—2024[S/OL].(2024-10-24)[ 2025-04-20]. https://www.doc88.com/p-38971888855299.html.
    [11] Gibson L J,Ashby M F. Cellular solids:structure and properties[M]. New York:Cambridge University Press,1999.
    [12] 罗昌杰,周安亮,刘荣强,等. 金属蜂窝异面压缩下平均压缩应力的理论模型[J]. 机械工程学报,2010,46(18):52-59.
    [13] 韩伟,方海,祝露,等. 蜂窝与梯形格构腹板增强泡沫夹芯复合材料防撞装置吸能特性[J]. 振动与冲击,2023,42(12):236-248.
    [14] Blees M K,Barnard A W,Rose P A,et al. Graphene kirigami[J]. Nature,2015,524(7564):204-207.
    [15] 马瑞君. 折纸型蜂窝结构压缩性能研究[D]. 南京:东南大学,2022.
    [16] Miura K. Map,origami,and space:a study on Miura-ori[J]. Map,1997,35(2):1-10.
    [17] Miura K,Tachi T. Synthesis of rigid-foldable cylindrical polyhedra[J]. Symmetry:Art and Science,2010,2010:204-213.
    [18] 王塞北. 焊接蜂窝铝板平压力学性能数值模拟研究[D]. 昆明:昆明理工大学,2010.
    [19] Lu R,Zeng J,Cui C,et al. Fracture behavior and enhancement of crash cushion with bolted reinforced honeycomb under large deformation[J]. Engineering Structures,2025,341:120832.
    [20] Zhang Q,Shi C,Zhang X,et al. Interleaved assembly and compressive behavior of non-Euclidean origami structures[J]. Thin-Walled Structures,2025,218:113994.
    [21] Lu R,Zhang Q,Zhang H,et al. Quasi-static crushing response of a novel triaxial isotropy mechanical metamaterial with dual-platform property[J]. Thin-Walled Structures,2025,206:112630.
    [22] Zhou Y,Li Y,Jiang D,et al. In-plane impact behavior of 3D-printed auxetic stainless honeycomb[J]. Engineering Structures,2022,266:114656.
    [23] 张大海. 冲击载荷下蜂窝及其夹芯结构力学行为研究[D]. 南京:东南大学,2018.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  4
  • HTML全文浏览量:  0
  • PDF下载量:  0
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2025-11-20
  • 网络出版日期:  2026-02-26
  • 刊出日期:  2026-01-22

目录

    /

    返回文章
    返回