内河趸船码头系缆力计算方法研究

摘要

近年来，随着长江上游航道条件改善，船舶大型化趋势明显，趸船码头的靠泊能力要求越来越高，趸船系缆力的计算至关重要。本文针对目前趸船码头系缆力计算中存在的问题，在采用动态信号测试系统进行趸船码头系缆力现场测试的基础上，分别应用《港口工程荷载规范》(JTS-1-2010)、OPTIMOORT软件和MIDAS有限元分析软件对码头系缆力进行了计算，通过综合分析，提出了以上三种内河趸船码头系缆力计算方法的适用性，并对趸船码头系缆力的影响因素进行分析。论文具体的研究工作和研究成果如下:
　　 (1)结合重庆港某港区1＃斜坡趸船码头特点，制定趸船系缆力现场测试方案，采用江苏东华的DH5922动态信号测试分析系统，根据索力计算原理，开展趸船码头系缆力现场测试。通过动态信号测试系统测量出趸船8根系泊缆绳频率，并计算出每根缆绳的系缆力。
　　 (2)应用《港口工程荷载规范》、OPTIMOORT软件和MIDAS有限元软件三种方法对趸船码头系缆力进行了计算，并与现场实测数据进行对比分析，得出三种计算方法的适用性:《港口工程荷载规范》能计算出作用在趸船上的总的风力和水流力，但无法获得趸船复杂系泊条件下每根缆绳的系缆力;OPTIMOOR软件操作简单，能直接获得每根缆绳系缆力，计算结果与现场实测数值较接近，可以对一般情况下的系泊状态进行计算;MIDAS有限元法计算的系缆力与现场实测数值较接近，可以考虑复杂的系泊状态。
　　 (3)分析影响趸船码头系缆力的主要因素，并通过有限元计算，得出水流、风荷载和靠泊船舶等3种主要影响因素对趸船码头系缆力的影响规律。结果表明:当水流与趸船纵轴向夹角为1～15度时，上横缆、下横缆和尾缆的受力值要比在水流与趸船纵轴向平行时的数值偏大，而首缆和领水锚的系缆力数值则相对偏小;首缆、上横缆、下横缆和尾缆、领水锚位置上的缆绳拉力都随着流速、风速以及靠泊船舶吨级的增加而增加，而外开锚均未发生变化。
　　 (4)运用单因素敏感性分析方法分析三种不同影响因素对趸船各个位置上的系缆力的敏感性程度。结果表明:改变流速时敏感度顺序为:领水锚＞首缆＞上横缆＞下横缆＞尾缆;改变风速时敏感度顺序为:尾缆＞下横缆＞上横缆＞领水锚＞首缆。当改变靠泊船舶时敏感度顺序为:尾缆＞下横缆＞上横缆＞首缆＞领水锚，风速对领水锚的影响最为敏感。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 船舶系缆力计算方法

1．2．2 船舶系缆力试验

1．2．3 船舶系缆力数值模拟

1．2．4 船舶系缆力影响因素

1．3 存在问题分析

1．4 论文的主要研究内容

1．4．1 研究方法及内容

1．4．2 主要技术路线

第二章 船舶系缆力确定方法概述

2．1 引言

2．2 各国规范中系缆力计算方法介绍

2．2．1 我国《港口工程荷载规范》计算方法

2．2．2 石油公司国际海事论坛(OCIMF)公式

2．2．3 美国海军设计手册(MIL-HDBK)公式

2．2．4 英国BS6349规范

2．2．5 日本规范

2．2．6 各国规范中系缆力计算方法对比分析

2．3 舶系缆力模型实验简介

2．4 船舶系缆力现场实验

2．4．1 DH5906无限索力测量系统

2．4．2 DH5922动态信号测试系统

2．5 软件分析方法

2．5．1 OPTIMOOR软件算法

2．5．2 MIDAS有限元软件

2．6 小结

第三章 趸船码头系缆力现场测试研究

3．1 引言

3．2 测试条件

3．3 测试仪器设备

3．4 测试内容和测试方法

3．4．1 测试的内容

3．4．2 测试方法

3．5 绳索力测试过程及计算原理

3．5．1 测量过程

3．5．2 索力的计算原理

3．6 测试步骤

3．6．1 测试准备

3．6．2 测试步骤

3．7 试验数据处理及分析

3．8 小结

第四章 趸船码头系缆力计算方法研究

4．1 引言

4．2 算例

4．3 我国《港口工程荷载规范》计算方法

4．3．1 目前的实用性

4．3．2 实例计算

4．4 MIDAS有限元软件计算方法

4．4．1 目前的实用性

4．4．2 实例计算

4．5 OPTIMOOR软件计算方法

4．5．1 目前的实用性

4．5．2 实例计算

4．6 计算结果与现场测试数据比较分析

4．6．1 三种方法计算结果与现场测试数据比较分析

4．6．2 MIDAS有限元法与规范比较分析

4．7 不同计算方法适用性分析

4．8 小结

第五章 趸船码头系缆力影响因素分析

5．1 引言

5．2 影响趸船码头系缆力的主要因素

5．3 有限元模型分析计算

5．3．1 某趸船码头实例

5．3．2 有限元建模

5．4 系缆力主要影响因素变化规律

5．4．1 水流因素

5．4．2 风荷载因素

5．4．3 靠泊船舶因素

5．4．4 单因素条件下敏感系数的计算

5．5 结论

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果