高樁框架式碼頭在船舶撞擊作用下動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、按照現(xiàn)行的工程設(shè)計(jì)慣例,船舶在靠泊的時(shí)候會(huì)對(duì)碼頭產(chǎn)生一定的作用效應(yīng),設(shè)計(jì)師在處理這種設(shè)計(jì)效應(yīng)的時(shí)候,通常是采用某種作用力作為替代對(duì)這種作用效應(yīng)來進(jìn)行表達(dá),擠靠力、系纜力和撞擊力便是船舶靠泊效應(yīng)的表達(dá)力,并且它們是以靜力的形式施加在碼頭結(jié)構(gòu)上的。然而,隨著船舶大型化的發(fā)展,船舶在靠泊時(shí)的撞擊力不斷增大,對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)的影響也不斷增大,這樣的處理式,顯然忽略了船舶與由樁基和梁板柱組成的柔性結(jié)構(gòu)體系之間的相互動(dòng)力作用過程以及動(dòng)力響應(yīng)特性,這會(huì)對(duì)設(shè)

2、計(jì)結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性造成影響。本文針對(duì)這種問題,利用大型通用有限元軟件進(jìn)行數(shù)值仿真,考慮船舶與框架碼頭發(fā)生接觸撞擊時(shí)的動(dòng)力響應(yīng),來全面模擬撞擊力對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)的影響。
　　 以長沙霞凝國家糧庫碼頭4＃泊位為實(shí)例,利用數(shù)值仿真技術(shù),對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析、動(dòng)力響應(yīng)分析、工程幾種常見的靜力處理方式分析,采用靜力分析為動(dòng)力分析結(jié)果進(jìn)行印證,全面分析框架結(jié)構(gòu)受到撞擊后的動(dòng)力響應(yīng),這樣的分析更符合實(shí)際,相關(guān)結(jié)論可為內(nèi)河全直樁框架碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參

3、考。本文得到以下結(jié)論:
　　 (1)通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)計(jì)算,分析其頻率和振型,得到框架結(jié)構(gòu)的剛度分布以及容易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振的外部激勵(lì)源頻率段,本模型框架整體剛度較大,且分布均勻,利于抗震,建議適當(dāng)增加樁剛度。
　　 (2)動(dòng)力響應(yīng)分析結(jié)果表明:船舶在撞擊框架結(jié)構(gòu)后,框架結(jié)構(gòu)受到的撞擊力在很短的時(shí)間內(nèi)迅速增大,達(dá)到峰值后又迅速減小,其時(shí)程曲線為倒三角形,計(jì)算得出的撞擊力與規(guī)范算出的理論值吻合較好,驗(yàn)證了經(jīng)驗(yàn)公式的安全性。<

4、br>　　 (3)動(dòng)力響應(yīng)模型模擬船舶與框架碼頭的碰撞過程表明:碰撞的過程不是一個(gè)簡單的力的加載過程,等同于靜力加載的方式忽略了船舶.碼頭之間的相互動(dòng)力作用過程,中間要考慮到框架結(jié)構(gòu)受到撞擊后的結(jié)構(gòu)振動(dòng),在船舶與框架結(jié)構(gòu)的接觸碰撞中甚至?xí)a(chǎn)生接觸的間隙,并形成二次撞擊。動(dòng)力結(jié)果分析得到:受撞擊點(diǎn)以及框架連結(jié)點(diǎn)和樁底,為應(yīng)力大值,撞擊點(diǎn)處為最大:橫向位移最大值產(chǎn)生于撞擊點(diǎn)處;在撞擊發(fā)生后,船舶的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成為橡膠護(hù)舷的內(nèi)能和框架結(jié)構(gòu)受到的

5、撞擊能。在X方向上,橡膠護(hù)舷承受撞擊作用產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)和緩沖受力的彈簧作用,兩種作用的疊加造成橡膠護(hù)舷的振動(dòng)特性;船舶在此方向上沒有振動(dòng)。Y方向上,橡膠護(hù)舷僅考慮受到撞擊后的振動(dòng)效應(yīng),船舶在此方向上均勻振動(dòng)。動(dòng)力分析的結(jié)果能夠反映框架結(jié)構(gòu)受到船舶撞擊后的內(nèi)部受力傳遞特征,符合工程實(shí)際。
　　 (4)采用動(dòng)力碰撞模型、空間實(shí)體模型、空間梁板模型(不考慮板剛度)三種不同的建模、計(jì)算方式對(duì)長沙霞凝國家糧庫碼頭4＃泊位受到船舶撞擊進(jìn)行數(shù)