大型油轮系靠泊外海开敞式码头的船舶撞击力计算

船舶撞击码头所产生的撞击力,是码头设计时的重要荷载,合理确定它的值很重要。由于相关影响因素很多,船舶撞击力计算公式尚存在一定差异,特别是针对大型油轮系靠泊外海开敞式码头时的船舶撞击力。分析国内外各种计算理论中的几个代表性公式,并进行比较分析。国内行业规范对船舶撞击力的计算值相较国外研究成果及物理试验结果均偏小,为了合理确定大型油轮系靠泊外海开敞式码头时的船舶撞击力值,对现行《港口工程荷载规范》采用的计算公式提出了改进建议。     

系泊船舶在波浪作用下撞击力研究

系泊船舶在波浪作用下的撞击力往往是大型开敞式码头设计的控制荷载。大型船舶采用现行规范公式计算值比模型试验值小得多,主要原因是船舶附加水体影响系数Cm值过小。建议规范修订加大经费投入,采用实测参数确定Cm值。     

撞击力作用下拱式纵梁码头排架受力特性分析

简述了拱式纵梁的码头结构形式,分析了船舶撞击力作用下结构横向受力特性,通过ANSYS有限元分析平台建立了该结构的空间计算模型,以码头的一个结构段为例,对撞击力作用下码头排架的受力特性进行了分析研究。结果表明：由于结构的特殊性,撞击力作用于排架时,周边排架仅能承受10％左右的横向荷载;从结构角度来说,可适当增强纵向联接,以增大横向刚度,提升整个结构的水平承载能力。在纵梁简支条件下,撞击力作用时的结构计算可简化为平面问题。结果可为拱式纵梁结构在码头工程中的应用提供依据。     

游艇码头定位桩内力分析

定位桩是游艇码头的一种重要锚碇形式,现行规范对游艇码头风荷载、波浪荷载等规定存在不详尽之处,为完善游艇码头定位桩的计算分析,采用ANSYS有限元软件对游艇码头在风荷载和波浪荷载作用下的受力情况进行分析,对游艇码头定位桩计算提出合理建议,建议游艇码头计算采用整体建模,风荷载的遮挡效应应考虑船型、受风高度、船舶间距等因素。     

船舶撞击力作用下高桩码头桩基承载力的试验

为加强港区高桩码头安全管理,对码头泊位进行靠泊试验,研究船舶撞击力下高桩码头的桩基承载力,同时对码头桩基承载力进行复核计算,结果表明:无损检测码头桩基基本完好;在船舶撞击力作用下,码头桩基承载力满足规范要求,安全性较好;船舶靠泊平稳,码头能够承受所观测吨级减载船舶的荷载。     

横浪作用下拖轮动态系泊及撞击力研究

目前,横浪作用下船舶动态系泊分析及撞击力的研究全部集中于大型码头,但对于拖轮目前尚无相关研究。结合东南亚某集装箱码头附属拖轮码头工程,进行拖轮在横浪作用下拖轮系泊稳定分析及撞击力研究。采用动态系泊分析软件aNyMOOR TERMSIM计算横浪作用下动态系泊稳定性,得到正常使用和极端工况下船舶撞击力、系缆力及船舶运动量,将撞击能量与中国《港口工程荷载规范》的计算结果进行对比,并对比分析国内外规范对小型船舶系泊条件及船舶运动量的规定,结合本工程给出适用于拖轮的波浪及运动量推荐标准。结果表明,对于拖轮这种小型船舶,在横浪作用下,采用动态系泊分析软件计算船舶撞击能量大于规范计算结果,约为其2.3倍;在极端情况下,传统DA形及V形护舷可能已无法满足码头结构需求,须采用鼓形或锥形护舷才能满足经济合理的码头结构;另外推荐拖轮正常运营、极端工况允许运动量控制标准分别为纵移不大于1.5 m和横移不大于1.0 m、纵移不大于2.0 m和横移不大于1.5 m,推荐横浪波高控制标准为正常系泊不大于0.4 m、极端系泊不大于1.4 m。     

定位桩式游艇码头在波浪及靠泊作用下的动力响应

游艇码头在国内是一种较新的结构形式,为便于上下游艇,游艇码头为浮动式结构,定位桩是应用较多的一种锚固形式。由于全直桩情况下水平荷载引起的位移较大,浮码头自身质量又较小,在受到简谐波浪荷载或船舶靠泊撞击的冲击荷载时,易引起码头结构的动力响应,从而增加了定位桩的内力、降低了结构安全性。在强迫动力响应理论基础上,结合有限元的方法分析定位桩式游艇码头在波浪荷载及靠泊撞击力下的动力响应,并推导出适合游艇码头结构段使用的简化计算方法,为设计工作提供了依据。     

波浪作用下船舶撞击力计算参数的选择

系泊船舶在波浪作用下的撞击力往往是大型开敞式码头设计的控制荷载。由于规范公式中船舶附加水体质量系数Cm和波高取值偏小导致计算值与物理模型试验值相差甚大。建议Cm取值为1．7～2．0，波高取为H1%。     

风浪联合作用下电厂码头驳船系泊试验研究

文章通过几何比尺1:50的物理模型试验,对14 000 DWT驳船在风、波浪荷载不同组合工况下船舶系泊运动量、缆绳拉力、护舷承受的撞击力,以及船舶靠泊产生的撞击力和撞击能量等进行了研究。分析表明,艏艉缆与码头前沿夹角变大时可分担部分横缆受力,从而使各个缆绳的受力更为均匀;在艏、艉与码头前沿夹角为59°～60°时,港内波浪周期在12 s时,限制波浪工况为H_(4%)≤0. 6 m,满足安全的靠泊速度需小于等于0. 2 m/s。     

撞击力对大水位差框架码头空间排架结构的影响

本文依托重庆港江津港区珞璜作业区改扩建工程,采用Midas空间有限元软件,对长江上游地区典型的大水位差框架直立式码头进行三维空间数值建模计算,假定其他各工况荷载不变,在不同撞击力作用位置工况下,通过汇总各空间排架的剪力值增量与撞击力的比值表示水平撞击力对各空间排架的影响系数,分析探讨了码头纵撑、横撑、桩径对各空间排架承受船舶撞击力作用的影响情况。     

波激振动和砰击颤振对大型油船疲劳强度影响研究

文章给出线性波激振动和砰击颤振引起的大型油船结构疲劳贡献度的计算方法。基于三维线性水弹性理论可计算得到包括刚体和2节点的振动模态下的垂向弯矩的传递函数,采用谱分析法对某30万吨油船进行结构疲劳强度计算,分析波激振动对船体结构疲劳损伤影响;基于二维非线性波浪载荷程序（含砰击颤振的波浪载荷）,采用时域方法对该油船进行船体梁弯矩计算,分析砰击颤振对船体梁弯矩及疲劳载荷的影响;结果表明对于该类大型油船波激振动和砰击颤振对船体的结构疲劳损伤的影响不可忽略。     

3-D computational method of wave loads on turret moored FPSO tankers

A three-dimensional method of calculating wave loads of turret moored FPSO (Floating Production Storage and Offloading) tankers is presented. The linearized restoring forces acting on the ship hull by the mooring system are calculated according to the catenary theory, which are expressed as the function of linear stiffness coefficients and the displacements of the upper ends of mooring chains. The hydrodynamic coefficients of the ship are calculated by the three-dimensional potential flow theory of the linear hydrodynamic problem for ships with a low forward speed. The equations of ship motions are established with the effect of the restoring forces from the mooring system included as linear stiffness coefficients. The equations of motions are solved in frequency domain, and the responses of wave-induced motions and loads on the ship can be obtained. A computer program based on this method has been developed, and some calculation examples are illustrated. Analysis results show that the method can give satisfying prediction of wave loads.     

二维物体上的二阶波浪力

近年来,作用于固定式或浮式海洋结构物上的非线性波浪力正在引起广泛的注意。本文处理了规则波对固定的二维物体的二阶非线性影响,协调地求得了二阶绕射势,并进而得到了二阶定常波浪力和二阶倍频波浪力。 借助于切片理论,此方法和结果似也可用来预估船舶或某些半潜平台的二阶波浪作用力和二阶运动。     

考虑护岸的可透水海堤的计算与分析

根据规则波作用下的波浪力的频域解理论,以可透水海堤为模型,得到不同吃水、离岸距和孔隙参数下可透水海堤结构和护岸的受力情况。运用谱分析法理论,分析不同吃水和离岸距下的波浪力谱特征,确定了可透水海堤在不规则波作用下水平方向的累积频率波浪力。分析可知,考虑护岸的可透水海堤的受力和消波效果对孔隙系数和波浪频率敏感性强,设计中应避开波浪力峰值。     

椭圆余弦波对圆弧型固立防波堤的绕射波浪力

基于椭圆余弦波绕射理论,应用特征函数展开法,推导浅水波对圆弧型固立防波堤绕射的波势解,据此计算作用于防波堤的水平波浪载荷。结果表明:浅水波入射角与非线性影响参数、海况条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪作用均存在一定的影响。与微幅波理论对比可知:在一定浅水条件下采用椭圆余弦波一阶分量模型所计算的最大无量纲波浪力均明显高于微幅波理论的对应估值,反映了水波非线性因素的影响效应。     

孤立波作用于V形薄壁防波堤的绕射波浪力

在一定条件下浅水波可能以孤立波形态作用于离岸结构。基于波浪绕射理论,推导V形薄壁防波堤的一阶孤立波绕射理论解。通过对孤立波作用于防波堤的波浪力进行计算,研究孤立波对V形防波堤的作用规律。通过对180°张角的有限长薄壁V形堤足够长时的绕射波浪力计算,与无限长直立薄壁堤的孤立波反射波浪力进行有效的相似性比较。结果表明:孤立波的最大无量纲波浪力明显大于相同浅水条件下Airy微幅波理论的对应结果,由此反映浅水波的非线性效应;孤立波入射角、V形堤张角、防波堤臂长与水深比以及孤立波特征参数等因素的变化均将对波浪荷载产生一定的影响。     

海上浮式风机在波浪作用下的动力响应分析

基于三维线性频域势流理论和脉冲响应函数方法计算时延函数与时域波浪力,利用准静定系泊模型来模拟系泊力,利用计算流体力学方法得到粘性阻尼系数,建立了风机在波浪作用下的时域运动方程.论文求解DeepCwind半潜式平台风机的动力响应,计算结果与试验值以及其他数值模拟结果吻合的较好,证明了方法的适用性.     

FPSO舷外排水管及支撑结构强度分析

采用三维势流理论和MORISON公式相结合的方法,预报了FPSO舷外排水管的波浪载荷,并进一步应用梁系方法和有限元方法对排水管及其支撑结构进行了强度评估。为类似海洋工程结构物舷外排水管及支撑结构的波浪载荷预报和强度分析提供了一条解决途径。     

船首外飘砰击设计载荷直接计算

文章结合三维线性势流理论和砰击速度的长期分析方法,求解出船体外飘位置的设计砰击速度;以首垂线和静水面交点处的设计砰击速度为目标值,给出了用于确定船首外飘砰击设计载荷的等效设计波,进而得到了设计状态下船体外飘剖面与波面相对运动关系;将船体剖面与波面间的相对运动关系等效转化为船体剖面与静水面的相对运动,利用显式有限元方法实现了外飘剖面砰击设计载荷的预报。针对直接计算方法中涉及的设计砰击速度、砰击压力和砰击压力系数,对比分析了文中结果和相应的规范值或试验值,论证了文中船舶外飘砰击压力设计载荷直接计算方法的合理性。     

斜向波作用下带水平多孔板开孔沉箱防波堤水动力特性研究

基于线性势流理论和匹配特征函数展开法,建立了斜向波与内部带水平多孔板开孔沉箱防波堤相互作用的解析解。通过与分区边界元解对比,验证了解析解计算结果的正确性。给出数值算例,分析了波浪入射角度、消浪室相对宽度等因素对开孔防波堤反射系数和波浪力的影响规律。研究结果可为物理模型试验和工程应用提供指导。