高樁框架式碼頭在船舶撞擊作用下動力響應分析.pdf

1、按照現(xiàn)行的工程設計慣例,船舶在靠泊的時候會對碼頭產生一定的作用效應,設計師在處理這種設計效應的時候,通常是采用某種作用力作為替代對這種作用效應來進行表達,擠靠力、系纜力和撞擊力便是船舶靠泊效應的表達力,并且它們是以靜力的形式施加在碼頭結構上的。然而,隨著船舶大型化的發(fā)展,船舶在靠泊時的撞擊力不斷增大,對碼頭結構的影響也不斷增大,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構體系之間的相互動力作用過程以及動力響應特性,這會對設

2、計結構的安全和穩(wěn)定性造成影響。本文針對這種問題,利用大型通用有限元軟件進行數(shù)值仿真,考慮船舶與框架碼頭發(fā)生接觸撞擊時的動力響應,來全面模擬撞擊力對碼頭結構的影響。
　　 以長沙霞凝國家糧庫碼頭4＃泊位為實例,利用數(shù)值仿真技術,對結構進行模態(tài)分析、動力響應分析、工程幾種常見的靜力處理方式分析,采用靜力分析為動力分析結果進行印證,全面分析框架結構受到撞擊后的動力響應,這樣的分析更符合實際,相關結論可為內河全直樁框架碼頭結構設計提供參

3、考。本文得到以下結論:
　　 (1)通過對結構進行模態(tài)計算,分析其頻率和振型,得到框架結構的剛度分布以及容易使結構產生共振的外部激勵源頻率段,本模型框架整體剛度較大,且分布均勻,利于抗震,建議適當增加樁剛度。
　　 (2)動力響應分析結果表明:船舶在撞擊框架結構后,框架結構受到的撞擊力在很短的時間內迅速增大,達到峰值后又迅速減小,其時程曲線為倒三角形,計算得出的撞擊力與規(guī)范算出的理論值吻合較好,驗證了經(jīng)驗公式的安全性。<

4、br>　　 (3)動力響應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.碼頭之間的相互動力作用過程,中間要考慮到框架結構受到撞擊后的結構振動,在船舶與框架結構的接觸碰撞中甚至會產生接觸的間隙,并形成二次撞擊。動力結果分析得到:受撞擊點以及框架連結點和樁底,為應力大值,撞擊點處為最大:橫向位移最大值產生于撞擊點處;在撞擊發(fā)生后,船舶的動能轉化成為橡膠護舷的內能和框架結構受到的

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