船舶撞擊力及系泊船舶波浪作用下的撞擊力研究.pdf

1、在港口工程中，船舶撞擊力是一個非常重要的荷載，尤其是在建造大型開敞式碼頭時，船舶撞擊力的準確確定是港口碼頭合理設(shè)計和安全運營的保證。對于船舶撞擊力的確定，若有一套既具較高計算精度又便于使用的計算方法，就可以省去用物理模型方法確定的步驟，從而減少工程造價，節(jié)約投資。我國現(xiàn)行JTJ215-98《港口工程荷載規(guī)范》給出了相應(yīng)船舶撞擊力的計算公式，但是在工程設(shè)計應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)仍存有一定問題，于是本文就此問題展開研究和探討，給出對規(guī)范公式的修正建

2、議。 對于大型開敞式碼頭，系泊船舶在橫浪作用下的撞擊力在很多時候會大于系靠船時的撞擊力。本文先就系泊情況下的船舶撞擊力展開討論，首先建立了頻域下的系泊船舶在橫浪作用下的運動方程數(shù)學(xué)模型，采用流體力學(xué)的中勢流理論進行分析、并編程數(shù)值求解，求得頻域下的附加質(zhì)量、輻射阻尼、波浪力以及撞擊能量等數(shù)值解，然后應(yīng)用Cummins提出的由頻域向時域轉(zhuǎn)化的理論方法，通過傅立葉變換，得到時域下的波浪力、遲滯函數(shù)和附加質(zhì)量。時域下的附加質(zhì)量不依賴于

3、入射波的頻率，本文將時域下的附加質(zhì)量轉(zhuǎn)化為附加質(zhì)量系數(shù)，作為下一步研究的數(shù)據(jù)資料。 通過數(shù)值分析求得一系列船舶在不同系泊條件下的附加質(zhì)量系數(shù)，同時結(jié)合對此類問題的其他相關(guān)研究成果，綜合分析找到影響附加質(zhì)量系數(shù)變化的主要因素(船舶型寬、船舶吃水和碼頭前沿水深)，通過因次分析得到能夠較好的反映附加質(zhì)量系數(shù)與各個影響因素之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達式的基本形式。然后通過本文計算的數(shù)據(jù)資料以及其他研究成果的數(shù)據(jù)資料，利用MATLAB數(shù)學(xué)軟件強大的

4、回歸分析功能，進行多元回歸擬合得出本文計算附加質(zhì)量系數(shù)的建議公式。 利用現(xiàn)有的試驗數(shù)據(jù)對附加質(zhì)量系數(shù)計算公式進行驗證，發(fā)現(xiàn)該公式不僅適用于系泊船舶的情況，同樣也適用于船舶系靠岸時計算撞擊力的情況。附加質(zhì)量系數(shù)只是對于規(guī)范公式進行修正的最重要一個部分，本文在參考其他研究成果的同時，不論是對系泊船舶還是船舶系靠岸的撞擊力計算公式，都給出了修正建議，即本文的計算公式。對于本文公式的計算精度，通過大量試驗數(shù)據(jù)進行了驗證，能夠保證較高的計