船闸浮式系船柱升级改造设计与应用

随着船舶大型化的推进,部分船闸无法较好地满足过闸船舶安全系缆。以株洲一线船闸为例,在浮式系船柱井槽不变的前提下,对浮式系船柱进行升级改造设计。通过改变浮式系船柱结构形式,优化系缆高度、浮筒直径以及吃水深度等关键参数,将系缆力提升至100 kN,双层系缆高度分别提高至1 900和3 700 mm。经过有限元计算分析验证,系船架结构的强度、刚度均满足要求。工程实践表明：改造后的浮式系船柱边界参数与井槽尺寸匹配合理,投产后运行可靠,船舶过闸系缆解缆效果良好,可为类似船闸工程浮式系船柱的升级改造设计提供参考。     

船闸浮式系船柱力学模型验证

针对大型船舶过闸期间系缆力难以实时量化监测的问题,通过对船闸浮式系船柱应变-系缆力受荷响应力学模型进行修正,采取实船试验对修正后的模型进行验证分析,统计过闸船舶系缆力实测历时曲线数据。结果表明：修正后的浮式系船柱受荷响应力学模型基本符合过闸船舶实测系缆力实时变化趋势,实测的船舶系缆力峰值与模型反演计算值之间的相对误差在±5%以内,修正后的力学模型能够准确地预测船闸浮式系船柱的受荷情况。研究结果可为船闸浮式系船柱数字化监测和工程化建设提供参考。     

船闸浮式系船柱系缆安全监测方法研究

为保障浮式系船柱的系缆安全,依托京杭大运河某代表性船闸,针对其浮式系船柱的实际结构特点,根据数学力学基本原理推导构建了可反映浮式系船柱柱身应变信号与船舶系缆力二者之间定量关系的表达式。在此基础上,提出一套针对船闸浮式系船柱系缆安全的监测方法。为了验证该安全监测方法的可靠性,对依托船闸中的代表性浮式系船柱开展了现场试验。通过将安全监测方法所获得的船舶系缆力与传统载荷量测手段测得的系缆力值进行对比,发现二者的相对误差低于15%,表明提出的船闸浮式系船柱系缆安全监测方法具有较高的测量精度。     

内河船闸浮式系船柱系缆高度及浮筒关键参数研究

针对当前内河船闸浮式系船柱设计标准不一、关键参数拟定不够科学合理的问题,进行浮式系船柱系缆高度及浮筒关键参数研究。通过分析浮式系船柱设计参数及船闸运营经验,归纳几种典型结构形式浮式系船柱的结构特征及适用范围,得出适用于各级别船闸的浮式系船柱系缆高度的取值范围,以及浮筒吃水深度、直径和高度的取值依据。研究结果可有效指导船闸浮式系船柱关键设计参数的选取,对推动船闸浮式系船柱标准化、系列化设计具有重要意义。     

关于船闸系船柱及允许系缆力中欧指南比较分析

本文对欧洲指南和中国规范关于船闸内浮式系船柱的适用条件系船柱位置、允许受力的要求进行了比较分析,并对欧美指南和中国规范关于过闸的内河船舶、游船、海船允许系缆力的纵向、横向分力进行了对比。得出以下结论:与欧洲指南相比,我国关于浮式系船柱的适用条件即水头界限值偏低。对于首尾处系船柱间距和垂向间距,我国的取值范围偏大。欧洲指南对各因素考虑的比较全面,在复杂条件下船闸设计时可参考借鉴。     

基于BIM技术的船闸浮式系船柱结构设计

针对二维设计在处理空间复杂的结构设计及计算问题时手段局限的情况，运用BIM技术在可视化环境下对船闸浮式系船柱进行结构设计，并基于BIM模型进行有限元模拟计算分析，对船闸浮式系船柱结构开展设计研究。建立固接式和铰接式两种结构形式的船闸浮式系船柱BIM模型，分别从结构构造和力学性能分析等方面进行研究。结果表明：铰接式船闸浮式系船柱的系缆小车可以很好地解决系缆高度适应性差等问题，多层系缆小车之间通过连杆柔性连接，降低了埋件的支承反力，并在结构安全性及后期维护等各方面均有较大提升，经多个船闸工程应用实践检验，可为类似工程设计和改进提供参考。     

三峡船闸浮式系缆桩系泊安全性分析及实船试验

采用经验公式、理论分析、结合实船测试验证的方法对三峡船闸浮式系缆桩系泊安全性进行分析,得出浮式系缆桩改造前后安全过闸所能适应的船舶吨级范围,并对三峡船闸浮式系缆桩实际系泊操作提出有益建议。     

基于标准系缆力反演的系船柱结构安全评估方法

为保障系船柱结构安全,提出基于标准系缆力反演的系船柱结构安全评估方法,将固定系缆高度和系缆角度下的系缆力作为标准系缆力,分析系缆力对系船柱表面应变的影响,并将系船柱表面应变作为表征系缆力的参数,建立系船柱标准系缆力反演模型。针对现有系船柱结构,利用有限元方法分析系船柱结构表面应变分布特性。选取有限测点应变反演标准系缆力,与有限元仿真结果进行对比。结果表明,反演结果具有较高精度,可监测复杂系泊情况下的系船柱的受力特性;将标准系缆力与设计系缆力进行比较,能够评估系船柱结构安全。     

基于实船试验的三峡船闸船舶过闸系缆力影响因素

三峡大坝船闸建成之后,库区船舶通航条件得到明显改善,船舶大型化发展迅速。船闸内系缆设施的承载能力有限,而船舶大型化发展应满足闸室安全停泊的要求。通过实船试验方法,选取典型大尺度过闸货运船舶,实测闸室停泊过程中系缆状态和相应数值,分析影响船舶过闸系缆力的主要因素并提出改善船舶过闸过程中停泊安全的有效措施。     

船舶系缆力无线监测及预警系统设计

为实时准确地对缆绳受力状况作出反馈和预警以保障船舶、货物、人员财产及港口水域的安全,采用全桥应变片测量系船柱的应力变化值进而间接计算系缆力,应用无线数传技术将应变信号传输至计算机终端,并借助LabVIEW软件对采集和调制后的信号进行计算、分析、处理和显示,研制一套数字化的系缆力无线监测系统。     

自升式平台的局部结构应力分析

利用有限元法对自升式海洋平台纵舱壁和横舱壁上开孔前后的应力进行计算,分析开孔形状及开孔处采用不同的加强方式对局部结构应力的影响,计算得到开孔不同形状及不同加强方式时结构的应力。在平台主体舱壁上开圆角矩形时应力较小,在开孔上增加面板可以显著降低孔边缘的应力。平台桩腿开孔时应力集中系数急剧增加,桩腿载荷不同对桩腿受力有很大影响。     

基于ANSYS平台的搭接接头工作应力及应力集中系数的研究

运用数值模拟软件ANSYS建立搭接接头的数值模型,并用利参数化设计语言(APDL)编程实现。研究焊缝几何参数对于搭接接头的工作应力及应力集中系数的影响,并对结果以曲线拟合的方式进行分析,与实际情况相符,有利于优化焊接工艺设计。     

养护期内钢筋混凝土梁钢筋应力的测试与分析

在养护期内,钢筋混凝土梁中钢筋应力受到很多因素的影响,通过试验表明各种因素综合的结果是使钢筋产生压应力,主要原因是混凝土收缩导致钢筋受到压缩,且压应力的最大值可达17.6 MPa。     

预应力混凝土梁荷载正应力分布试验研究

预应力混凝土受弯构件因外荷载作用产生的断面正应力分布基本符合线性分布。在受拉区完全可以用线性分布公式计算混凝土拉应力,在受压区混凝土边缘处按线性分布公式计算则误差较大。在进行重要预应力受弯构件设计时,需要校核受压区混凝土边缘压应力。本文对此进行了试验研究,此试验结果可作为设计校核参考,文中还给出了设计校核的参考公式。     

既有混凝土结构现存应力测试方法研究

混凝土实际应力水平是反映混凝土结构受力状况的最重要的指标之一,从而也是反映混凝土结构功能可靠性的主要指标。利用应力释放的力学原理,进行了既有钢筋混凝土结构现存应力测试研究,同时对应力测试结果的影响因素进行了系统的研究,并进行了相应的应力测试试验,验证了该方法的正确性,为准确评估现有结构承载力提供了可靠的试验方法。     

既有混凝土结构现存应力测试方法研究

混凝土实际应力水平是反映混凝土结构受力状况的最重要的指标之一,从而也是反映混凝土结构功能可靠性的主要指标。利用应力释放的力学原理,进行了既有钢筋混凝土结构现存应力测试研究,同时对应力测试结果的影响因素进行了系统的研究,并进行了相应的应力测试试验,验证了该方法的正确性,为准确评估现有结构承载力提供了可靠的试验方法。     

一种新的海洋平台管节点应力评估方法

海洋工程焊接管节点受应力集中及复杂随机载荷的联合作用,容易发生疲劳破坏。为了提高焊接管节点结构疲劳寿命预测的准确性,文章以管壁厚方向上的一点作为疲劳评估点,提出了一种新的管节点结构应力计算方法。通过与国际上公开发表的疲劳试验数据进行比较,证明了文中方法应用于管节点结构的可行性及考虑壁厚方向应力梯度的有效性。基于数值计算,文中还提出了可用于T型管节点应力集中系数计算的参数公式,并对参数公式的精度进行了验证。     

预应力混凝土管桩现存应力测试方法研究

利用应力释放的力学原理,开展预应力混凝土管桩现存应力测试方法研究,通过数模分析得到不同钻孔深度和孔径对应力释放程度的关系曲线,给出在不损伤内部主筋情况下根据结构特点选取合理钻孔深度和孔径的方法,并通过相应的现场试验进行验证。     

水面舰艇纵骨架式板格临界应力计算方法

针对当前水面舰艇相关标准中缺少临界应力规范计算方法的问题,依据经典船体梁弯曲理论和板壳稳定性理论,对船用标准的普遍适用性进行了分析,对简化计算公式的可行性进行了研究,结果表明静力平衡法得到的纵骨架式板格临界荷载系数可能是简化计算法和CCS法的2倍以上,可见简化计算法和CCS法对临界应力的计算过于保守。     

基于应力集中系数的SWATH船疲劳节点筛选方法研究

小水线面双体船的疲劳强度问题十分突出,疲劳强度校核节点众多且目前还没有一个明确的疲劳节点筛选原则。针对这些问题,研究基于典型节点的热点应力集中系数有限元计算和名义应力分析,对小水线面双体船全船结构中可能发生疲劳强度失效的节点进行疲劳寿命估算,并根据估算结果对需要进行热点应力分析的疲劳节点进行筛选。计算结果表明,该方法在处理大量结构节点的疲劳寿命估算问题中,计算效率较高,能够反映全船的节点疲劳强度特性,且估算结果较为可靠。该方法不仅适用于小水线面双体船,对于其他类型的船舶,该方法同样具有适用性。