中文摘要：

本项目在前期关于泡桐木夹芯复合材料板材的制备工艺与力学性能研究的工作基础上，通过实验研究和理论分析，进一步研究泡桐木夹芯复合材料板材的弹性缓冲机理与局部抗冲击性能，用宏观力学模型对其能量吸收能力与冲击损伤强度进行预测。在此研究基础上，围绕黄冈公铁两用长江大桥防撞设计、乌龙江大桥防撞加固等咨询项目，将泡桐木夹芯复合材料板材的抗冲击性能引入到船-桥碰撞领域，提出大型复合材料船-桥防撞结构的概念设计，具有造价低、耐腐蚀、可自浮、绿色环保、高效安全的显著优点。本项目瞄准复合材料在防撞工程应用中需要重点解决的关键科学问题，开展泡桐木夹芯复合材料板材的撞击性能、复合材料防撞结构的吸能机理与冲击响应、考虑流体耦合作用的船-防撞结构-桥碰撞的能量交换机理等基础研究，提出复合材料防撞系统的结构优化设计方法，为该新型复合材料防撞结构在桥梁工程防撞设计与加固领域的大规模推广应用奠定理论基础与设计依据。

结论摘要：

本项目针对大型桥梁防船舶撞击灾害的迫切需求，系统开展了船—桥碰撞机理、格构增强复合材料结构力学性能、复合材料防撞系统及其应用关键技术等研究，取得了以下几方面创新性成果 （1）建立了船—桥碰撞力学模型，给出了船艏刚度的合理取值，分析了桥墩刚度、船—桥相对刚度对船撞力和结构动力响应的影响；基于船—桥碰撞接触时间，提出了实用的船撞力计算方法。 （2）发明了格构式增强复合材料结构，系统研究了该结构的基本力学性能及其影响因素，探明了准静态压缩与冲击吸能机理，推导了承载力与吸能理论计算公式；针对不同破坏模式，提出了承载计算公式及其优化设计方法。 （3）创新性地提出了格构式增强复合材料防撞系统，并开展了船—防撞系统—桥碰撞的精细化数值模拟分析，建立了防撞系统的优化设计方法。 （4）研发了大尺寸格构式增强复合材料防撞系统的工业化成型工艺，研究了复合材料在氯离子腐蚀和紫外线照射环境中的劣化机理及耐久性设计方法，建立了该结构寿命预测模型。 上述研究成果为大型桥梁设计提供了合理、可靠的船撞力计算方法，为大型桥梁避免船舶撞击损坏提供了抗撞性能好、安装维护方便、耐腐蚀、综合成本低的防撞系统，并已成功地用于润扬长江大桥、黄冈公铁两用长江大桥、港珠澳大桥等10余项大型桥梁防撞工程，形成产值逾亿元；正开展虎门二桥、大连湾跨海大桥等180余项防船撞工程设计，具有广阔的应用前景。本项目共发表与录用论文17篇，其中SCI论文1篇、EI论文3篇；已申请国际PCT专利2项，获国家发明专利授权8项；获批省级工法2项；培养博士生3人、硕士生9人。 本项目后续工作拟建立船—防撞结构—桥三系统碰撞动力学模型，从而得出新型复合材料防撞结构的最优刚度与阻尼，继而优化设计防撞系统的材料组成与结构构造；深入开展考虑墩柱截面形状、连梁约束效应和桩土共同作用等因素的船—桥碰撞试验与理论研究，进一步总结船-桥碰撞力经验公式，拟合出船撞力响应谱；进一步完善船撞力及防撞系统的相关标准和应用设计指南，以利于进一步推广应用。