黑龍江水系浮箱固冰通道

1、黑龍江水系浮箱固冰通道黑龍江水系浮箱固冰通道檢驗(yàn)暫行規(guī)定研究檢驗(yàn)暫行規(guī)定研究 2014 2014年年7 7月月 浮箱固冰通道系指由浮箱連接搭建的甲板能通行車輛且固置于冰中及淺灘上的特種船舶。浮箱包括專用雙體駁船以及用于搭建浮箱固冰通道的現(xiàn)有駁船。 本課題特指由多個(gè)具有舷伸甲板或連接橋甲板等過(guò)水結(jié)構(gòu)的雙體浮箱連接組成的結(jié)構(gòu)，對(duì)由駁船搭建的浮箱固冰通道將進(jìn)行特殊說(shuō)明。課題簡(jiǎn)介課題簡(jiǎn)介 浮箱固冰通道的組成單元即浮箱所處工況環(huán)境有冰封期、流冰期，目前我國(guó)尚無(wú)建造及檢驗(yàn)浮箱的相關(guān)法規(guī) ?！案∠涔瘫ǖ罊z驗(yàn)暫行規(guī)定” 可以為國(guó)內(nèi)黑龍江水系特別是中俄界河浮箱固冰通道的安全技術(shù)檢驗(yàn)及管理提供具有科學(xué)、系統(tǒng)、完

2、整的法律依托，為浮箱固冰通道的設(shè)計(jì)、建造、營(yíng)運(yùn)及管理提供科學(xué)實(shí)用的依據(jù)，以完善我國(guó)船舶檢驗(yàn)規(guī)范體系。課題簡(jiǎn)介課題簡(jiǎn)介 一、浮箱固冰通道應(yīng)力試驗(yàn)測(cè)試二、浮箱體結(jié)構(gòu)暫行規(guī)定三、浮箱固冰通道強(qiáng)度直接計(jì)算四、跳板直接計(jì)算五、浮箱固冰通道設(shè)備六、浮箱浮態(tài)內(nèi)容內(nèi)容一、浮箱固冰通道應(yīng)力試驗(yàn)測(cè)試一、浮箱固冰通道應(yīng)力試驗(yàn)測(cè)試 通過(guò)對(duì)黑龍江現(xiàn)役浮箱固冰通道處于工作狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力等數(shù)據(jù)的采集，掌握其應(yīng)力分布與受力特點(diǎn)，為有限元計(jì)算提供參考數(shù)據(jù)。 試驗(yàn)?zāi)康模涸囼?yàn)?zāi)康模?DH3817F數(shù)采 數(shù)量： 2個(gè) 筆記本電腦 數(shù)量： 2臺(tái) 應(yīng)變片 數(shù)量： 若干片 導(dǎo)線 數(shù)量： 800米 試驗(yàn)設(shè)備及器材：試驗(yàn)設(shè)備及器材： 試驗(yàn)地點(diǎn)試

3、驗(yàn)地點(diǎn)： 黑龍江省同江市同輝浮箱固冰通道 試驗(yàn)單位試驗(yàn)單位 ： 哈爾濱工程大學(xué)船舶與海洋工程力學(xué)研究所 黑龍江海事局佳木斯船舶檢驗(yàn)處試驗(yàn)浮箱固冰通道主尺度試驗(yàn)浮箱固冰通道主尺度 總 長(zhǎng) 22 m 船 寬 24.8 m 船 長(zhǎng) 21.8 m 片 體 寬 6 m 片體間距 17.2 m 吃 水 0.4 m 型 深 1.6 m 排 水量 200T 試驗(yàn)通車信息試驗(yàn)通車信息 序號(hào)類型方向車前通過(guò)浮橋時(shí)間車重(KG)車速（m/s）4貨車中俄A456PY794月1日9:24232061.95貨車中俄A8980E794月1日9:26189011.911貨車中俄A207PT794月1日10:08250992.

4、525貨車俄中黑D352084月1日12:55375802.126貨車中俄黑D351664月1日13:00398602.227貨車中俄OM022KB1254月1日13:08208982.328貨車中俄黑D351764月1日13:0940480529貨車俄中黑D355214月1日13:1739480531貨車俄中黑D382554月1日13:22377803.1通車圖片展示通車圖片展示 試驗(yàn)布點(diǎn)試驗(yàn)布點(diǎn) 試驗(yàn)圖片展示試驗(yàn)圖片展示 試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù) 單位（Mpa）輛4拉應(yīng)力壓應(yīng)力車輛5拉應(yīng)力壓應(yīng)力車輛11拉應(yīng)力壓應(yīng)力測(cè)點(diǎn)14.52-4.83測(cè)點(diǎn)15.29-2.68測(cè)點(diǎn)14.91-5.16測(cè)點(diǎn)23.0

5、3-7.57測(cè)點(diǎn)22.65-9.5測(cè)點(diǎn)23.52-6.14測(cè)點(diǎn)35-9.02測(cè)點(diǎn)36.01-7.57測(cè)點(diǎn)35.57-2.14測(cè)點(diǎn)45.05-4.56測(cè)點(diǎn)43.19-3.73測(cè)點(diǎn)43.09-3.69測(cè)點(diǎn)519.39-3.06測(cè)點(diǎn)513.84-2.45測(cè)點(diǎn)54.02-1.23測(cè)點(diǎn)612.22-15.84測(cè)點(diǎn)68.93-18.63測(cè)點(diǎn)611.77-15.47測(cè)點(diǎn)78.26-11.43測(cè)點(diǎn)78.93-8.6測(cè)點(diǎn)78.55-8.02測(cè)點(diǎn)80.85-2.63測(cè)點(diǎn)80.94-2.84測(cè)點(diǎn)81.29-1.94測(cè)點(diǎn)924.63-3.86測(cè)點(diǎn)919.13-3.98測(cè)點(diǎn)91.17-6.91測(cè)點(diǎn)101.44-11.5

6、1測(cè)點(diǎn)101.35-11.04測(cè)點(diǎn)101.4-3.17測(cè)點(diǎn)1114.69-10.86測(cè)點(diǎn)1113.81-7.69測(cè)點(diǎn)1113.6-14.47測(cè)點(diǎn)128.81-8.66測(cè)點(diǎn)128.36-7.3測(cè)點(diǎn)127.02-11.86測(cè)點(diǎn)131.75-2.87測(cè)點(diǎn)131.93-2.97測(cè)點(diǎn)132.79-2.59測(cè)點(diǎn)1410.28-1.38測(cè)點(diǎn)1410.09-1.83測(cè)點(diǎn)1414.71-0.98車輛25拉應(yīng)力壓應(yīng)力車輛26拉應(yīng)力壓應(yīng)力車輛27拉應(yīng)力壓應(yīng)力測(cè)點(diǎn)15.21-4.41測(cè)點(diǎn)13.5-2.65測(cè)點(diǎn)15.37-3.45測(cè)點(diǎn)21.76-4.34測(cè)點(diǎn)22.22-3.63測(cè)點(diǎn)22.56-6.72測(cè)點(diǎn)33.84-3

7、.54測(cè)點(diǎn)33.54-1.74測(cè)點(diǎn)35.55-4.83測(cè)點(diǎn)42.96-5.94測(cè)點(diǎn)42.21-2.69測(cè)點(diǎn)43.29-3.71測(cè)點(diǎn)52.39-1.68測(cè)點(diǎn)53.12-1.32測(cè)點(diǎn)510.36-1.89測(cè)點(diǎn)65.26-15.56測(cè)點(diǎn)67.28-8.75測(cè)點(diǎn)610.63-16.24測(cè)點(diǎn)79.74-8.48測(cè)點(diǎn)73.76-6.37測(cè)點(diǎn)77.95-9.15測(cè)點(diǎn)87.84-6.52測(cè)點(diǎn)80.83-1.6測(cè)點(diǎn)80.87-2.07測(cè)點(diǎn)915.08-7.15測(cè)點(diǎn)99.5-2.09測(cè)點(diǎn)922.45-2.7測(cè)點(diǎn)102.16-5.75測(cè)點(diǎn)101.55-4.47測(cè)點(diǎn)102.22-10.16測(cè)點(diǎn)1113.65-2.6測(cè)

8、點(diǎn)117.44-7.74測(cè)點(diǎn)1112.44-10.64測(cè)點(diǎn)127.52-1.85測(cè)點(diǎn)125.04-5.42測(cè)點(diǎn)127.08-7.87測(cè)點(diǎn)132.36-3.26測(cè)點(diǎn)132.35-3.48測(cè)點(diǎn)132.16-2.86測(cè)點(diǎn)142.5-2.02測(cè)點(diǎn)146.31-1.51測(cè)點(diǎn)1411.98-0.99車輛28拉應(yīng)力壓應(yīng)力車輛29拉應(yīng)力壓應(yīng)力車輛31拉應(yīng)力壓應(yīng)力測(cè)點(diǎn)13-1.71測(cè)點(diǎn)17.62-2.01測(cè)點(diǎn)16.59-2.29測(cè)點(diǎn)21.79-3.12測(cè)點(diǎn)22.18-8.03測(cè)點(diǎn)21.93-4.28測(cè)點(diǎn)32.99-1.82測(cè)點(diǎn)35.51-2.85測(cè)點(diǎn)35.36-2.14測(cè)點(diǎn)42.26-1.67測(cè)點(diǎn)44.56-2

9、.41測(cè)點(diǎn)43.26-2.54測(cè)點(diǎn)54.16-0.75測(cè)點(diǎn)56.35-4.66測(cè)點(diǎn)52.21-2.89測(cè)點(diǎn)64.06-8.19測(cè)點(diǎn)64.06-26測(cè)點(diǎn)63.56-18.25測(cè)點(diǎn)73.72-4.54測(cè)點(diǎn)714.64-4.8測(cè)點(diǎn)710.84-10.38測(cè)點(diǎn)80.12-1.82測(cè)點(diǎn)80.79-6.11測(cè)點(diǎn)81.01-1.95測(cè)點(diǎn)97.39-2.47測(cè)點(diǎn)922.49-5.31測(cè)點(diǎn)927.15-3.07測(cè)點(diǎn)101.36-4.42測(cè)點(diǎn)102.07-8.5測(cè)點(diǎn)102.76-9.12測(cè)點(diǎn)117.04-4.26測(cè)點(diǎn)1121.51-3.85測(cè)點(diǎn)1115.73-1.7測(cè)點(diǎn)124.44-3.81測(cè)點(diǎn)1211.91-4

10、.9測(cè)點(diǎn)128.13-3.24測(cè)點(diǎn)131.42-2.18測(cè)點(diǎn)132.34-4.18測(cè)點(diǎn)132.75-3.41測(cè)點(diǎn)146.33-1.13測(cè)點(diǎn)1411.02-0.94測(cè)點(diǎn)142.46-1.42結(jié)論結(jié)論 1、試驗(yàn)共測(cè)量通車37輛，其中包括大貨車27輛，大客車10輛，其中最大車重為40.48噸，最大車速約為5m/s，大多數(shù)為6軸大掛車，包括平時(shí)通行所有車型，通車噸位也較大，試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)，具有實(shí)際意義。 2、從試驗(yàn)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)可見(jiàn)，車的動(dòng)力放大系數(shù)不是很明顯，測(cè)得最大拉應(yīng)力為27.15Mpa最大壓應(yīng)力為26 Mpa，承載舟結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均滿足要求 。拉應(yīng)力響應(yīng)較大區(qū)域拉應(yīng)力響應(yīng)較大區(qū)域 測(cè)點(diǎn)9，甲板橫梁靠近橫

11、艙壁面板上 測(cè)點(diǎn)5，甲板橫梁中間面板測(cè)點(diǎn)14，連接橋甲板橫梁面板壓應(yīng)力響應(yīng)較大區(qū)域壓應(yīng)力響應(yīng)較大區(qū)域 測(cè)點(diǎn)6船體舷側(cè)縱骨上 測(cè)點(diǎn)2支柱下端測(cè)點(diǎn)10橫艙壁上端 3、通車方向?qū)Y(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)關(guān)系不大，車輛通行車道位置對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力影響很大；車輛從浮橋中間通過(guò)時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力較小，偏于甲板一側(cè)行駛時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力較大。 二、浮箱體結(jié)構(gòu)暫行規(guī)定二、浮箱體結(jié)構(gòu)暫行規(guī)定l通則 l焊縫設(shè)計(jì) l外板和甲板 l浮箱底骨架l舷側(cè)骨架l甲板骨架l支柱 l首尾結(jié)構(gòu) l艙壁 l連接裝置 l其他 通則通則 該節(jié)依據(jù)的規(guī)范或規(guī)定：鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）車輛運(yùn)輸船舶船體結(jié)構(gòu)指南（2008）內(nèi)河小型船舶建造規(guī)

12、范（2006） 鋼制海船入級(jí)規(guī)范（2006） 河船法定營(yíng)運(yùn)檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程（2011） 通則內(nèi)容：一般要求 、構(gòu)件尺寸的確定 、構(gòu)件剖面模數(shù)和慣性矩 、構(gòu)件的跨距點(diǎn) 、構(gòu)件的布置與連接 、焊接T型材 、材料與焊接 、高強(qiáng)度鋼材料的使用 、暴露于低氣溫下的浮箱體結(jié)構(gòu)用鋼的要求 、浮箱體構(gòu)件蝕耗極限 、浮箱體構(gòu)件變形極限 、計(jì)算半波高 、計(jì)算載荷 、通道 、縱坡度 。焊縫設(shè)計(jì)焊縫設(shè)計(jì) 該節(jié)依據(jù)的規(guī)范或規(guī)定：鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）船舶焊接檢驗(yàn)指南（2008） 焊縫設(shè)計(jì)內(nèi)容：一般要求 、填角焊縫 、無(wú)損檢測(cè) 、無(wú)損檢測(cè)的數(shù)量 、檢測(cè)位置 。外板和甲板外板和甲板 浮箱底板 外底板的計(jì)算主要考慮水壓

13、力與落灘時(shí)冰體對(duì)浮箱底部的反力。選取計(jì)算模型時(shí)，浮于水中的浮箱考慮水壓作用，對(duì)于落灘的浮箱，考慮平整但存在起伏的河底。計(jì)算模型為四周剛性固定受均布載荷作用的板模型。 板中最大彎矩為 板中最大應(yīng)力為 全浮浮箱載荷q： 落灘浮箱載荷q： 落灘修正項(xiàng)， 為貨車質(zhì)量。 22max),max(qakqakkkkMyyxyxqtaktMy222maxmax66)(rDgq)()(MrDgq)(MM 落灘修正項(xiàng)隨車重變化曲線繪于下圖： 由上圖曲線可以看出落灘修正項(xiàng) 與允許通過(guò)車重基本成線性關(guān)系，其擬合關(guān)系式為：7046.00593.0M 板中最大彎矩公式ky值按下表查?。ū竟匠鲎源敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)）板的邊長(zhǎng)比k

14、板的邊長(zhǎng)比k1.00.05131.80.08121.10.05811.90.08221.20.06392.00.08291.30.06873.00.08321.40.07264.00.08331.50.07575.00.08331.60.07800.08331.70.0799 強(qiáng)度條件： 由以上條件得底板厚度應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值：KsmaxmmrDkat)(69.17 最大冰壓，根據(jù)浮箱固冰通道所在環(huán)境的的初始溫度和溫度上升速率進(jìn)行確定 冰帶區(qū)外板需加強(qiáng)，加強(qiáng)外板的厚度不小于按下式計(jì)算值：mmbapats)4 .01 (500min 平板龍骨依據(jù)鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）第一篇第2

15、章第3節(jié)2.3.1相關(guān)規(guī)定制定。 舭列板依據(jù)鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）第一篇第2章第3節(jié)2.3.3相關(guān)規(guī)定制定。 舷側(cè)板依據(jù)鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）第一篇第2章第3節(jié)2.3.4相關(guān)規(guī)定制定。 首尾封板依據(jù)鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）第一篇第2章第3節(jié)2.3.6相關(guān)規(guī)定制定。 甲板 甲板板計(jì)算時(shí)取甲板橫梁與縱骨間的板格，橫梁間距較小接近輪印寬，因此其計(jì)算模型可取為一對(duì)邊自由支持另一對(duì)邊剛性固定受均布載荷作用的板模型，橫梁邊為剛性固定，縱骨邊為自由支持。 板中最大彎矩為 板中最大應(yīng)力為 甲板受載荷q： （Q為設(shè)計(jì)軸壓，為載荷修正系數(shù)） 強(qiáng)度條件： （k為安全系數(shù)，取1.25）22

16、max),max(qakqakkkMxxyxabQq005KsmaxqtaktMx222maxmax66 表中：a板格剛性固定邊邊長(zhǎng)，m；b板格自由邊邊長(zhǎng)，m； 甲板計(jì)算載荷的修正系數(shù) : 板中最大彎矩公式k值按下表查?。ū竟匠鲎源敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)）板的邊長(zhǎng)比k板的邊長(zhǎng)比kababab1.00.06970.06971.80.11521.10.07390.07871.90.11741.20.07710.08682.00.08420.11911.30.07940.09383.00.12461.40.08100.09984.00.12501.50.08220.10495.00.12501.60.1090

17、0.08330.12501.70.112245.0335.1675.0235.11三后軸雙后軸單后軸由以上公式計(jì)算得車輛甲板板厚不小于按下式計(jì)算之值： 另外，浮箱使用河段水流較急、陰雨天或清晨氣溫變化時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致甲板潮濕，造成安全隱患。為防止車輪打滑引發(fā)事故，車輛甲板上應(yīng)設(shè)有防滑裝置。 根據(jù)浮箱使用經(jīng)驗(yàn)及鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）第一篇第2章第4節(jié)2.4.1.1條中對(duì)C級(jí)航區(qū)的規(guī)定，非車輛甲板厚度的最小值應(yīng)不小于3，且應(yīng)不小于通車甲板板厚的1/2。mmQbakkt)/(41 一般規(guī)定 浮箱底骨架宜采用橫骨架式, 橫骨架式浮箱底應(yīng)在每個(gè)肋位上設(shè)置實(shí)肋板。若采用縱骨架型式，實(shí)肋板間距應(yīng)不大于

18、2個(gè)肋距。 浮箱底縱向構(gòu)件不應(yīng)突然中斷。浮箱底骨架由一種型式過(guò)渡到另一種型式時(shí)，應(yīng)采用增設(shè)肘板，或延續(xù)構(gòu)件等辦法，相互延伸2個(gè)或交錯(cuò)4個(gè)肋距。 旁龍骨與實(shí)肋板相交時(shí)，實(shí)肋板應(yīng)保持連續(xù)。底龍骨應(yīng)盡量均勻設(shè)置。靠近舷側(cè)的一根龍骨距舷側(cè)距離不宜大于1，其他位置間距應(yīng)不大于1.5。 浮箱底骨架浮箱底骨架 實(shí)肋板 明水期、流冰期實(shí)肋板與冰封期實(shí)肋板所受受力壓力不同，分別為水壓（計(jì)入落灘修正系數(shù)）和冰壓。簡(jiǎn)化模型為兩端自由支持受均布載荷的單跨梁（跨距l(xiāng)為支柱間距 )。 梁內(nèi)最大彎矩： 梁中最大應(yīng)力： 明水、流冰期載荷： 冰封期載荷：82maxqlMWKql82maxsrDgq)(1lslqsq)5 . 0

19、(2 冰封期最大冰壓q2值按照下表取值： 計(jì)入強(qiáng)度條件： 分別得到明水、流冰期和冰封期的最小剖面模數(shù)： 實(shí)肋板的剖面模數(shù)W應(yīng)不小于上式計(jì)算所得之值。 沿車輛甲板范圍內(nèi)，實(shí)肋板建議為“T”型組合型材。 Ksmax32)(52. 6cmlrDsW3)5 . 0(665. 0cmqsllsW 中內(nèi)龍骨 浮箱底應(yīng)設(shè)置中內(nèi)龍骨，中內(nèi)龍骨應(yīng)盡量貫通整個(gè)浮箱。浮箱箱體允許以2 根旁內(nèi)龍骨（左右各1 根）代替中內(nèi)龍骨。中內(nèi)龍骨與旁內(nèi)龍骨不應(yīng)在艙壁處突然中斷，應(yīng)各自向艙壁的另一面延伸，相互交錯(cuò)不小于3 個(gè)肋距；或加過(guò)渡性肘板，肘板長(zhǎng)度不小于2 個(gè)肋距。 中內(nèi)龍骨腹板的高度和厚度與該處實(shí)肋板相同，面板剖面積應(yīng)不小

20、于實(shí)肋板面板剖面積的1.5倍。 中內(nèi)龍骨在艙壁處中斷時(shí)應(yīng)采用下列方式之一與艙壁連接： （1）將中內(nèi)龍骨腹板在一個(gè)肋距內(nèi)逐漸升高至原高度的1.5倍，中內(nèi)龍骨的面板應(yīng)延伸至艙壁并與艙壁焊接： 如圖（1）所示： （2）用有面板或折邊的肘板與艙壁或垂直桁（或扶強(qiáng)材）連接，肘板的直角邊長(zhǎng)應(yīng)等于中內(nèi)龍骨的高度，肘板的厚度及面板（或折邊）尺寸與中內(nèi)龍骨相同，此時(shí)中內(nèi)龍骨面板可不與艙壁焊接，如圖（2）所示。 （3）將中內(nèi)龍骨面板寬度在一個(gè)肋距內(nèi)逐漸放寬，至艙壁處為原寬度的2 倍，并與艙壁焊接，如圖（3）所示。 旁內(nèi)龍骨 浮箱底應(yīng)設(shè)置旁內(nèi)龍骨，其尺寸與該處實(shí)肋板相同。 旁內(nèi)龍骨與艙壁的連接方式與中內(nèi)龍骨處理方式

21、相同。在首、尾部區(qū)域內(nèi)，旁內(nèi)龍骨的腹板盡可能垂直于外板，若有困難，其夾角應(yīng)不小于45。 底縱骨 明水期、流冰期實(shí)肋板與冰封期實(shí)肋板所受受力壓力不同，分別為水壓（計(jì)入落灘修正系數(shù)）和冰壓。簡(jiǎn)化模型為兩端剛性固定，受均布載荷的單跨梁 （l為縱骨跨距 )。 梁內(nèi)最大彎矩： 梁中最大應(yīng)力： 明水、流冰期載荷： 冰封期載荷：srDgq)(1lslqsq)5 . 0(2122maxqlMqKlWS122 冰封期最大冰壓q2值按照下表取值： 計(jì)入強(qiáng)度條件： 分別得到明水、流冰期和冰封期的最小剖面模數(shù)不小于下式： 底縱骨的剖面慣性矩應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值： (a為縱骨連同帶板的剖面積 ） Ksmax32)

22、(35. 4cmlrDsW3)5 . 0(443. 0cmqsllsW421 . 1cmalI 浮箱底縱骨應(yīng)用肘板與橫艙壁連接，肘板的直角邊長(zhǎng)應(yīng)為縱骨高度的2 倍，厚度與縱骨相同。 當(dāng)肘板任一直角邊長(zhǎng)度與肘板厚度的比值大于30時(shí)，肘板的自由邊應(yīng)折邊或設(shè)面板，折邊或面板的寬度一般為肘板厚度的10倍。（鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范2009） 開(kāi)孔 中內(nèi)龍骨的腹板上禁止開(kāi)孔（流水孔除外）。 實(shí)肋板與旁內(nèi)龍骨腹板的下方應(yīng)開(kāi)設(shè)流水孔。各個(gè)流水孔均能自由流通。 一般規(guī)定 舷側(cè)骨架應(yīng)采用橫骨架式、強(qiáng)肋骨與普通肋骨相間布置的交替肋骨制結(jié)構(gòu)形式。舷側(cè)應(yīng)在設(shè)置實(shí)肋板處設(shè)置強(qiáng)肋骨。 強(qiáng)肋骨 強(qiáng)肋骨不僅支持舷側(cè)板承受舷側(cè)水壓

23、或冰壓，同時(shí)承受甲板強(qiáng)橫梁傳遞下來(lái)的車輛載荷 ，計(jì)算時(shí)從屈服強(qiáng)度、穩(wěn)定性及彎曲強(qiáng)度方面考慮。舷側(cè)骨架舷側(cè)骨架 屈服強(qiáng)度 強(qiáng)度公式： 最小截桿面積公式：穩(wěn)定性 偏于安全考慮其計(jì)算模型選為兩端自由支持的壓桿。 最小截面慣性矩：彎曲強(qiáng)度 明水、流冰期：強(qiáng)肋骨彎曲強(qiáng)度計(jì)算模型選為垂向受線性分布載荷、兩端自由支持的單跨梁。 KAPssKPAminEAlIs22min8 . 2 最大彎矩： 強(qiáng)度條件： 最小剖面模數(shù)： 冰封期：浮箱強(qiáng)肋骨受冰層冰壓和冰下水壓共同作用，彎曲強(qiáng)度計(jì)算模型所施加載荷隨冰厚的增加變化，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下： 最大彎矩： 強(qiáng)度條件： 最小剖面模數(shù)：2max)125. 006415. 0(gl

24、srDMKWMs32)2(35. 3cmlrDsW22max)1 (8lclqcM32665. 0cmqlbW KWMs強(qiáng)肋骨的剖面模數(shù)應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值： 舷側(cè)縱桁當(dāng)肋骨跨距超過(guò)2m時(shí)，應(yīng)設(shè)置一道舷側(cè)縱桁。舷側(cè)縱桁的剖面尺寸應(yīng)與強(qiáng)肋骨相同，且應(yīng)盡量延伸至首尾。舷側(cè)縱桁應(yīng)在間距不大于2個(gè)肋距的肋骨穿過(guò)處設(shè)置防傾肘板。 舷側(cè)縱桁在艙壁處選用下列方式之一與艙壁（或艙壁水平桁）連接：( l ）將舷側(cè)縱桁的腹板在一個(gè)肋距內(nèi)逐漸升高至艙壁處，在該處的高度應(yīng)為原高度的1.5倍，舷側(cè)縱桁面板應(yīng)延伸至艙壁（或艙壁水平桁）并與之連接；( 2 ）用肘板與艙壁（或艙壁水平桁）連接，肘板的直角邊長(zhǎng)應(yīng)32)2(

25、35. 3cmlrDsW32665. 0cmbqlW 等于舷側(cè)縱桁腹板高度，肘板的厚度及面板（或折邊）尺寸與舷側(cè)縱桁相同，此時(shí)，舷側(cè)縱桁面板可不與艙壁（或艙壁水平桁）焊接； ( 3 ）將舷側(cè)縱桁面板的寬度在一個(gè)肋距內(nèi)逐漸加寬，至艙壁處為原寬度的2 倍，并與艙壁焊接。 以上內(nèi)容根據(jù)鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）第一篇第2章第7節(jié)2.7.4條規(guī)定制定。 舭肘板 肋骨與實(shí)肋板的連接，對(duì)平底浮箱應(yīng)用舭肘板連接，舭肘板高出肋板的高度應(yīng)不小于肋骨高度的3倍，舭肘板的寬度約等于中縱剖面處實(shí)肋板的高度，舭肘板的厚度取與實(shí)肋板相同，如圖所示。 對(duì)縱骨架式浮箱底板，應(yīng)用舭肘板將肋骨及底縱骨與浮箱底板固定，舭肘板

26、與肋骨的搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于連接肋骨高度的2倍，如圖所示。對(duì)橫骨架式浮箱底板，肋骨與底肋骨應(yīng)用舭肘板連接，舭肘板與肋骨及舭肘板與底肋骨的搭接長(zhǎng)度應(yīng)不小于連接肋骨高度的2倍，如上圖所示。強(qiáng)肋骨與實(shí)肋板用舭肘板連接，舭肘板的直角邊長(zhǎng)應(yīng)與實(shí)肋板中部腹板高度相同，厚度與實(shí)肋板厚度相同。舭肘板的自由邊應(yīng)有折邊（或面板），折邊（面板）的寬度一般為舭肘板厚度的10倍。 梁肘板 肋骨與橫梁應(yīng)用肘板連接，肘板直角邊長(zhǎng)應(yīng)為橫梁高度2倍，如圖所示，肘板的厚度取與橫梁相同。 當(dāng)肘板任一直角邊長(zhǎng)與肘板厚度的比值大于30時(shí)，肘板的自由邊應(yīng)折邊或設(shè)面板，折邊（或面板）的寬度一般為肘板厚度的10倍。 強(qiáng)肋骨與強(qiáng)橫梁應(yīng)用肘板連接，

27、肘板的厚度與強(qiáng)橫梁腹板厚度相同，其自由邊折邊（或設(shè)面板）的要求應(yīng)符合上條規(guī)定。 以上內(nèi)容根據(jù)鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）第一篇第2章第7節(jié)2.7.5.條相關(guān)規(guī)定制定。甲板骨架甲板骨架 一般要求 甲板骨架應(yīng)采用橫骨架式。在對(duì)應(yīng)舷側(cè)肋骨處設(shè)橫梁，對(duì)應(yīng)強(qiáng)肋骨處設(shè)置強(qiáng)橫梁。 車輛甲板骨架由強(qiáng)橫梁、橫梁、縱桁構(gòu)成。片體內(nèi)可不必設(shè)置縱桁。 車輛甲板、人行通道甲板前后（沿浮箱長(zhǎng)方向）端部由甲板強(qiáng)橫梁支撐。 車輛甲板橫梁如設(shè)梁拱，其高度不應(yīng)超過(guò)浮箱長(zhǎng)度1%。 橫梁與縱桁 普通橫梁與縱桁計(jì)算模型：強(qiáng)橫梁與縱桁作為邊界，所以計(jì)算普通橫梁與縱桁的邊界可近似取為剛性固定。位置簡(jiǎn)圖邊界條件計(jì)算跨長(zhǎng)載荷橫梁縱桁作為橫

28、梁的剛性固定支座縱桁間距與縱桁和強(qiáng)縱桁間距中的大者計(jì)算輪壓縱桁強(qiáng)橫梁作為縱桁的剛性固定支座強(qiáng)橫梁間距計(jì)算輪壓 甲板橫梁 由于連接橋甲板強(qiáng)橫梁尺寸大，間距小，貫通片體，而橫骨架式連接橋甲板強(qiáng)縱桁間距相對(duì)較大且兩端自由，考慮到強(qiáng)橫梁的安全性，計(jì)算模型為承受集中力，兩端剛性固定于片體間的單跨梁。 最大彎矩為： 應(yīng)力計(jì)算公式為： 強(qiáng)度條件： 車輛甲板橫梁的剖面模數(shù)不小于按下式計(jì)算所得之值： 317. 0cmTlW 8maxlPMQWlPQ8maxKWMs 非車輛甲板橫梁的剖面模數(shù)W 應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值： 非車輛甲板橫梁的剖面慣性矩I 應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值： 橫梁穿過(guò)甲板縱桁時(shí)應(yīng)與縱桁腹板

29、焊接，且每間隔一個(gè)肋位設(shè)置單面肘板，也可設(shè)置間距不大于 2m的雙面肘板。肘板厚度與縱桁腹板厚度相同。如圖所示。 25cshlW3cml3WI 4cm 甲板縱桁 甲板縱桁可當(dāng)作兩邊剛性固定受雙集中力作用的單跨梁計(jì)算，其中甲板強(qiáng)橫梁作為縱桁的剛性固定支座，計(jì)算輪壓作為集中力處理。 最大應(yīng)力計(jì)算公式為： 強(qiáng)度條件： （K為安全系數(shù)） 車輛甲板縱桁的剖面模數(shù)不小于按下式計(jì)算所得之值： 非車輛甲板縱桁的剖面模數(shù)W 應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值： max29PlMpaWKsmax33 . 0cmTlW 2kcbhlW3cm 非通車甲板縱桁受力類似內(nèi)河船，非車輛甲板縱桁的剖面模數(shù)W 應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值

30、： 根據(jù)鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）第一篇第2章第8節(jié)相關(guān)規(guī)定確定以下內(nèi)容： 非車輛甲板縱桁的剖面慣性矩I 應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值： 甲板縱桁腹板的高度應(yīng)不小于橫梁穿過(guò)處的開(kāi)孔高度的2 倍，否則開(kāi)口處的剖面模數(shù)應(yīng)滿足上條要求。 2kcbhlW3cm3cml2.75WI 甲板縱桁在同一艙室中的跨距相差較大時(shí)，其腹板可做成不等高度，但腹板較高的縱桁應(yīng)逐漸過(guò)渡到腹板較低的縱桁，過(guò)渡范圍的長(zhǎng)度應(yīng)不小于縱桁高度之差的3倍。 片體甲板的縱桁，應(yīng)盡量向首尾延伸，不應(yīng)終斷在同一橫剖面上，相鄰縱桁的末端應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)至少一個(gè)肋骨間距，并用肘板與橫向骨材焊牢。 片體內(nèi)甲板縱桁應(yīng)盡量與浮箱底龍骨對(duì)應(yīng)。 甲板縱桁

31、與橫艙壁相交處，應(yīng)與橫艙壁垂直桁或扶強(qiáng)材對(duì)準(zhǔn)，將縱桁腹板在一個(gè)肋骨間距內(nèi)逐漸升高到原高度 1.5 倍；可用肘板連接，肘板高度應(yīng)不小于縱桁高度，厚度與腹板厚度相同，面板與縱桁面板相同；也可采用縱桁面板寬度在一個(gè)肋骨間距內(nèi)逐漸加寬，至橫艙壁處為原寬度的2倍，再與橫艙壁焊接的方法。 連接橋甲板強(qiáng)橫梁 連接橋甲板強(qiáng)橫梁：其尺寸大，間距小，貫通片體，而連接橋甲板強(qiáng)縱桁間距相對(duì)較大且兩端自由，故在計(jì)算強(qiáng)橫梁時(shí)可近似略去強(qiáng)縱桁的支持作用，將其視為承受集中力 ，兩端剛性固定于片體間的單跨梁，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下： 模型中最大彎矩為： （連接橋甲板強(qiáng)橫梁跨距， 取兩片體內(nèi)舷間距） 強(qiáng)度條件: 最小剖面模數(shù)計(jì)算公式：8m

32、axlPMQWlPQ8maxsQlKPW8min 連接橋甲板強(qiáng)縱桁 連接橋甲板強(qiáng)縱桁計(jì)算模型：計(jì)算連接橋甲板強(qiáng)縱桁中的應(yīng)力時(shí)，可將其當(dāng)做彈性基礎(chǔ)梁計(jì)算，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖： 最大彎矩： （ ） 強(qiáng)度條件： 計(jì)及剖面慣性矩與最小剖面模數(shù)的無(wú)因次系數(shù) 及其他參數(shù)，經(jīng)整理得：KWMs3/4WIc 35 . 1375. 03min)()(55.19cmTIslWtt4maxPM4348IalItt 通過(guò)實(shí)際使用及有限元計(jì)算，對(duì)于非通車甲板，強(qiáng)橫梁尺寸按甲板縱桁取值能夠滿足強(qiáng)度要求。非車輛甲板強(qiáng)橫梁尺寸與甲板縱桁相同。 連接橋甲板強(qiáng)橫梁跨距較大，設(shè)置強(qiáng)縱桁不僅可以提高連接橋的縱向強(qiáng)度，同時(shí)可以將單根強(qiáng)橫梁

33、上的力傳遞給相鄰強(qiáng)橫梁，提高連接橋的承載能力。所以連接橋甲板應(yīng)設(shè)置強(qiáng)縱桁。 為保證橫梁的強(qiáng)度，強(qiáng)縱桁作為橫梁的邊界支撐，因此其間距不宜過(guò)大。通過(guò)有限元計(jì)算及實(shí)際使用，強(qiáng)縱桁間距一般應(yīng)不超過(guò)2m。 通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)縱桁尺寸略小于強(qiáng)橫梁即可滿足連接橋甲板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。但從建造工藝考慮，強(qiáng)縱桁與強(qiáng)橫梁尺寸相同易于建造。通過(guò)實(shí)際浮箱使用，取強(qiáng)縱桁與強(qiáng)橫梁尺寸相同這一方案切實(shí)可行。 舷伸甲板 考慮舷伸甲板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)可將其當(dāng)做懸臂梁計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下： 梁中最大彎矩為： 強(qiáng)度條件： 整理得 ： 舷伸甲板寬度應(yīng)不大于按下式計(jì)算之值：但應(yīng)不小于0.5。 當(dāng)外伸長(zhǎng)度為0.5m時(shí)舷伸甲板在最不利工況下結(jié)構(gòu)應(yīng)力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)小

34、于許用應(yīng)力，因此舷伸甲板寬度不小于0.5m。 保證舷伸甲板與浮箱結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中，舷伸甲板骨架應(yīng)為甲板骨架的等值延伸，并保證在舷側(cè)良好的過(guò)渡性。 PlM KWMsPKWlsmaxmTWl37. 0 好的過(guò)渡性。舷伸甲板骨架應(yīng)為甲板骨架的等值延伸，并保證在舷側(cè)良好的過(guò)渡性。舷伸甲板的寬度大于1.0m時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱桁，其尺寸與車輛甲板縱桁相同。 為保證舷伸甲板結(jié)構(gòu)的整體傳力，應(yīng)設(shè)置封板。沿車輛甲板范圍內(nèi)，舷伸甲板端部應(yīng)設(shè)封板，其厚度與車輛甲板相同。舷伸甲板連接裝置之間應(yīng)設(shè)置護(hù)舷材。 （1）護(hù)舷材的兩端和中間應(yīng)設(shè)置肘板，護(hù)舷材和肘板的板厚應(yīng)不小于舷側(cè)板的厚度。 （2）護(hù)舷材的長(zhǎng)度應(yīng)不影響

35、連接銷的安裝，且不小于相鄰兩組連接裝置中心距的50%，寬度應(yīng)小于連接裝置孔中心至外伸舷封板的距離，肘板的高度不小于橫梁高度。局部加強(qiáng) 在設(shè)置舾裝設(shè)備的部位，應(yīng)視具體情況加設(shè)強(qiáng)橫梁，短縱桁或支柱等。（引用鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范2009第一篇第2章第8節(jié)2.8.8規(guī)定 ）支柱支柱 根據(jù)中國(guó)船級(jí)社鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范規(guī)定，浮箱應(yīng)設(shè)置支柱。 內(nèi)容包括：支柱的設(shè)置于連接形式、支柱負(fù)荷的確定及支柱。 為傳遞甲板上的車輛載荷，保證片體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，通車甲板下應(yīng)在每一實(shí)肋板與底龍骨的相交位置設(shè)置支柱。如下圖，浮箱固冰通道浮箱體內(nèi)應(yīng)設(shè)置支柱。支柱橫向間距為龍骨間距,縱向間距為實(shí)肋板間距。 支柱上下兩端應(yīng)設(shè)置在強(qiáng)骨材

36、上，且應(yīng)加設(shè)墊板和肘板并與強(qiáng)骨材牢固焊接。 車輛甲板下支柱的負(fù)荷P： Pc 車軸的最大負(fù)荷，t，對(duì)于叉式裝卸車，總重量應(yīng)算再同一根軸上； a 支柱所支持甲板面積的長(zhǎng)度，m； b 支柱所支持甲板面積的寬度，m； c系數(shù)，A 級(jí)航區(qū)船舶取1.45；B 級(jí)航區(qū)船舶取1.2；C 級(jí)航區(qū)船舶取1. 管形支柱和“十”字型組合支柱：查表確定其許用應(yīng)力。abcPPc43.38.9 其他型式支柱： 剖面積按下式計(jì)算： l包括肘板在內(nèi)的支柱長(zhǎng)度 ； r支柱剖面的最小慣性半徑。 210cmPA 2523/10056. 7120/109 . 456.119120/rlrlrlrl時(shí)，時(shí)，首尾結(jié)構(gòu)首尾結(jié)構(gòu) 一般要求 浮

37、箱結(jié)構(gòu)首端線型應(yīng)利于破冰，首端舷側(cè)設(shè)置舷側(cè)縱桁，縱桁應(yīng)位于滿載水線和空載水線之間；尾部線型應(yīng)利于排冰。（根據(jù)鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范2006第八篇第9章第1節(jié)規(guī)定制定） 本節(jié)內(nèi)容包括：板型首柱及型材首柱 、首尖艙骨架、尾封板及平頭型浮箱首封板骨架 。以上內(nèi)容根據(jù)鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2009）第一篇第2章第13節(jié) 規(guī)定制定。艙壁艙壁 一般要求 包括浮箱應(yīng)在首尾各設(shè)一道水密橫艙壁，艙壁的高度應(yīng)延伸至干舷甲板；橫向艙壁的間距及距首尾端的距離均應(yīng)不大于6倍艙深等內(nèi)容。 本節(jié)內(nèi)容包括：平面艙壁板 、艙壁扶強(qiáng)材及垂直桁。連接裝置連接裝置 一般要求 車輛甲板強(qiáng)橫梁是甲板結(jié)構(gòu)的主要承載構(gòu)件，因此甲板強(qiáng)橫梁的儲(chǔ)備強(qiáng)度

38、較大。通過(guò)有限元計(jì)算以及實(shí)船的使用，在每一甲板強(qiáng)橫梁的端部設(shè)置連接鉸鏈能夠保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。連接鉸鏈沿每道甲板強(qiáng)橫梁設(shè)置。連接鉸鏈應(yīng)與浮箱體、跳板牢固連接，連接處浮箱體結(jié)構(gòu)及跳板結(jié)構(gòu)應(yīng)予適當(dāng)加強(qiáng)。 本節(jié)內(nèi)容為連接鉸鏈、制約擋板。 連接鉸鏈 （1）鉸鏈軸銷的直徑d應(yīng)滿足下式要求：（2）鉸鏈中心眼板的尺寸滿足下列兩式要求： mmFd27. 100tbF（3）鉸鏈中心眼板的尺寸滿足下列兩式要求： 221ttF 制約擋板 駁船式固冰通道，一般采用制約擋板約束駁船之間的垂向位移，制約擋板可按下圖形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 制約擋板縱向中軸線距甲板邊線距離應(yīng)不小于1m，且不大于1.5m。 制約擋板橫剖面最小剖面模數(shù)應(yīng)不

39、小于按下式計(jì)算之值： 駁船間應(yīng)設(shè)置連接蓋板，且連接蓋板厚度應(yīng)不小于通車甲板厚度；建議蓋板一側(cè)用銷軸連接在駁船端部，以便容易安裝與拆卸。3186. 3cmTlWyTKNlmm后軸設(shè)計(jì)軸壓，制約擋板探出船體長(zhǎng)度，其他其他 護(hù)欄護(hù)欄 車輛對(duì)護(hù)欄的沖撞示意圖如下： 根據(jù)浮箱固冰通道使用情況,參照高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范，發(fā)生碰撞時(shí)碰撞角度一般不超過(guò)15度。 （1）載重汽車輪胎剛度按下式估算 單胎負(fù)荷能力，kg ； 最大外直徑， 靜負(fù)荷半徑， 重力加速度。 （2）沖撞力P v車與護(hù)欄碰撞時(shí)實(shí)際行駛速度mNrdgPKjmd/21000mmmmdPmdjrgKMvPsinM車輛質(zhì)量 防滑條 依

40、據(jù)現(xiàn)有浮箱防滑條圖紙給出的尺寸得到，通道在冬季通車會(huì)因冰雪等因素會(huì)變光滑，所以將防滑條間距定為200mm。 欄桿中心線欄桿中心線車道總寬b200200200單車道寬度b/2單車道寬度b/220045454545300300 或者采取在浮箱固冰通道甲板板架的每個(gè)板格中央壓制沿橋軸線方向的壓筋，壓筋在方舟上的布置見(jiàn)圖（1）;制作與壓筋形狀相同的橡膠防滑條，其表面高于四周的防護(hù)板條35 。橡膠條結(jié)合壓筋槽細(xì)部設(shè)計(jì)見(jiàn)圖（2）。 三、承載舟強(qiáng)度直接計(jì)算三、承載舟強(qiáng)度直接計(jì)算結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模 1、模型范圍要求包括浮箱固冰通道一個(gè)整船體。 2、船體結(jié)構(gòu)有限元網(wǎng)格沿橫向按縱骨間距的1/2， 縱向按肋骨間距的1

41、/2。3、網(wǎng)格形狀盡量接近正方形，長(zhǎng)寬比不能超過(guò)3。 4、承載舟所有板材用4節(jié)點(diǎn)殼單元模擬，高應(yīng)力變 化區(qū)避免用三角形單元。 5、骨材單元如果腹板寬度大于0.2m，需要用板 單元模擬，其他用兩單元模擬。 6、支耳處需要模擬真實(shí)情況，鏈接銷用梁?jiǎn)卧M， 并用MPC進(jìn)行約束。100噸級(jí)浮箱固冰通道單體模型效果圖全船模型板厚顯示圖甲板下部結(jié)構(gòu)圖片體內(nèi)橫艙壁 舟底結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu) 單支耳結(jié)構(gòu)雙支耳結(jié)構(gòu) 支耳鏈接結(jié)構(gòu) 計(jì)算載荷計(jì)算載荷 （1）車輛載荷 車輛載荷選擇經(jīng)常通過(guò)承載舟的6軸車進(jìn)行計(jì)算，車輪印0.20.3 ，車輛載荷以pressure形式加載。車輪印中、后輪壓力（pressure） 前輪壓力（p

42、ressure） 以單元面力施加車輪載荷整船模型 按溫度上升率與最大冰壓的關(guān)系確定冰溫度膨脹力。這種方法是根據(jù)由實(shí)驗(yàn)資料繪制的最大冰壓和達(dá)到最大冰壓力的時(shí)間與溫度上升率的關(guān)系曲線見(jiàn)圖通過(guò)溫度上升率的關(guān)系曲線可得到冰膨脹壓力。 本暫行規(guī)定假設(shè)冰厚大于0.5米沒(méi)有溫度變化，0.5米以上冰的溫度變化和空氣變化率的0.5倍。 （2）冰溫度膨脹力 計(jì)算時(shí)取極限情況及：冰內(nèi)溫度上升率取為4/h，初始溫度為-23.4。按圖查得最大冰壓力為0.16MPa。（3）冰溫度膨脹力加載： 浮箱無(wú)法承受春季大量流冰的撞擊作用，因此必須在春季流冰開(kāi)始之前拆卸。秋季搭建初期小量流冰撞擊力按路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ021-85

43、）給出的 公式計(jì)算。（4）流冰撞擊力計(jì)算 當(dāng)冰塊垂直撞擊時(shí)： 當(dāng)撞擊夾角小于80時(shí)： 冰塊面積（m2）；為設(shè)計(jì)冰厚度(m) 冰塊運(yùn)動(dòng)速度 (m/s) 系數(shù)等于136（S*KN/m3） FKVH22sinFCVHH VHC與冰的計(jì)算抗壓強(qiáng)度極限有關(guān)的系數(shù) ，4412.922207353.713339804.3100012254.880014715.26673/*mKNSKpac隨角變化的系數(shù) 20304555606570756.72.250.50.160.080.040.0160.005計(jì)算得到浮冰沖擊力： 當(dāng)浮冰和浮箱艏相撞時(shí)：FKVHKN05.15當(dāng)浮冰和浮箱舷側(cè)相撞時(shí)：22sinFCVHH

44、KN44.12H式中：冰塊面積49（m2） 冰厚度0.2（m） 冰塊撞擊角度為55流冰壓力的加載：波浪載荷計(jì)算 水動(dòng)力網(wǎng)格建立質(zhì)量模型建立環(huán)境參數(shù)設(shè)定浮態(tài)調(diào)整波浪載荷計(jì)算確定設(shè)計(jì)波參數(shù)設(shè)計(jì)波波浪載荷波浪載荷計(jì)算流程如圖 邊界條件確定 冰封期 冰封期時(shí)浮箱底邊界條件設(shè)為鉸支，約束X、Y、Z方向位移。 流冰期 有限元計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值對(duì)比有限元計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值對(duì)比 將試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)低頻濾波處理，除去波動(dòng)頻率較高的部分，找到試驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元計(jì)算工況對(duì)應(yīng)點(diǎn)，進(jìn)行比較，對(duì)比結(jié)果如下圖： 測(cè)點(diǎn)2有限元計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比 測(cè)點(diǎn)3有限元計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比 測(cè)點(diǎn)5有限元計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比 測(cè)點(diǎn)9有限元計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比 測(cè)點(diǎn)10有

45、限元計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比 測(cè)點(diǎn)14有限元計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比 1、通過(guò)上測(cè)點(diǎn)2、5、9、10、14比較，可以發(fā)現(xiàn)有限元計(jì)算變化趨勢(shì)和試驗(yàn)值變化趨勢(shì)基本相同，說(shuō)明上述加載方式施加載荷是正確的，可以通過(guò)上述加載方式，用有限元對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核。 對(duì)比結(jié)果對(duì)比結(jié)果2、從三種方案計(jì)算效果和試驗(yàn)對(duì)比可知道方案二和試驗(yàn)值更加接近，因?yàn)榫W(wǎng)格尺寸和車輪印大小接近，以面載荷方式加載，考慮面內(nèi)彎矩，和實(shí)際作用力效果最接近，因此在進(jìn)行有限元強(qiáng)度直接校核時(shí)選用方案二進(jìn)行計(jì)算。 校核工況的確定校核工況的確定 1、冰封期 冰封期工況主要確定車輛作用在浮箱上的位置。汽車行駛在一個(gè)車道不同位置處對(duì)各個(gè)構(gòu)件的應(yīng)力響應(yīng)不同，汽車從不同車道經(jīng)

46、過(guò)浮箱時(shí)對(duì)各個(gè)構(gòu)件的應(yīng)力響應(yīng)也不同。為了研究車輛載荷作用位置對(duì)浮箱結(jié)構(gòu)的應(yīng)力響應(yīng)的影響，計(jì)算車輛從10個(gè)車道經(jīng)過(guò)舟橋，每個(gè)車道計(jì)算160個(gè)工況，提取每個(gè)通道下各個(gè)構(gòu)件的相當(dāng)應(yīng)力極值進(jìn)行對(duì)比。 車道序號(hào)12345678910位置 (m)0.511.522.172.332.533.54 對(duì)比結(jié)果可以看出，每個(gè)構(gòu)件不同車道的最大相當(dāng)應(yīng)力所處工況位置基本變化不大；橫向艙壁、甲板橫梁、實(shí)肋板和甲板縱桁隨車道變化應(yīng)力變化比較明顯。 計(jì)算工況吃水位置描述簡(jiǎn)圖工況1無(wú)載重車后輪組位于浮箱體中間，外輪距連接橋甲板邊緣0.5m，舭部受冰溫度膨脹力；工況2無(wú)載重車后輪組位于校核支柱中間，外輪距連接橋甲板邊緣1m，舭

47、部受冰溫度膨脹力；工況3無(wú)后輪載荷作用在校核甲板縱行上方，車輪右邊外側(cè)距連接橋邊緣2.5m；浮箱舭部受冰膨脹力；工況4無(wú)載重車后輪組位于校核橫向艙壁正上方通過(guò)，舭部受冰溫度膨脹力；工況5無(wú)兩車的后輪組同時(shí)作用在浮箱中間，外輪距連接橋甲板邊緣0.5m，舭部受冰溫度膨脹力；2、流冰期 流冰期浮箱主要承受靜水浮力、波浪載荷、流冰的撞擊力、水流阻力和錨纜的拉力，確定校核工況時(shí)，主要考慮流冰撞擊力的撞擊形式。 工況6水浮力，中拱波浪動(dòng)載荷，水流阻力，錨纜拉力，冰沖擊載荷作用在浮箱艏部吃水處；工況7水浮力，中垂波浪動(dòng)載荷，水流阻力，錨纜拉力，冰沖擊載荷作用在浮箱舷側(cè)吃水處。Add Add 屈服強(qiáng)度校核標(biāo)準(zhǔn)

48、屈服強(qiáng)度校核標(biāo)準(zhǔn) 屈服強(qiáng)度校核一般借助于屈服因子結(jié)構(gòu)位置甲板板0.75甲板梁0.75橫隔板0.75舷側(cè)板0.8舷側(cè)肋骨0.8支柱0.8外底板0.8其他0.8對(duì)于直接計(jì)算中強(qiáng)度校核所用的von Mises應(yīng)力，其值vm按下式計(jì)算 ：yvm235y2/mmN當(dāng)取時(shí)，各結(jié)構(gòu)最大許用應(yīng)力列于下表 結(jié)構(gòu)分類許用應(yīng)力甲板板176/k210/k145/k95/k甲板梁176/k210/k145/k95/k橫隔板176/k210/k145/k95/k舷側(cè)板188/k210/k145/k115/k外底板188/k210/k145/k95/k其他188/k210/k145/k95/k梁?jiǎn)卧S向應(yīng)力橫向梁176縱向

49、梁206支柱115連接銷95vmlw屈曲強(qiáng)度校核標(biāo)準(zhǔn)屈曲強(qiáng)度校核標(biāo)準(zhǔn) 屈曲強(qiáng)度的校核同樣利用安全因子，校核公式： recr臨界屈曲應(yīng)力； crre實(shí)際應(yīng)力 結(jié)構(gòu)位置處的屈曲因子列于右表： 結(jié)構(gòu)位置結(jié)構(gòu)位置甲板板1舷側(cè)板1.1甲板梁1舷側(cè)肋骨1.2橫隔板1支柱1.2外底板1其他1算例：算例：100噸級(jí)浮橋直接計(jì)算強(qiáng)度校核噸級(jí)浮橋直接計(jì)算強(qiáng)度校核 屈服強(qiáng)度校核結(jié)果： 甲板骨架序號(hào)構(gòu)件應(yīng)力成分應(yīng)力值應(yīng)力比所在工況危險(xiǎn)區(qū)域1甲板強(qiáng)橫梁相當(dāng)應(yīng)力130.70 69.52%LC1縱向正應(yīng)力45.86 21.84%LC1橫向正應(yīng)力46.36 31.97%LC1剪應(yīng)力31.36 33.01%LC12甲板強(qiáng)橫梁面

50、板軸向應(yīng)力102.83 58.43%LC13甲板橫梁相當(dāng)應(yīng)力31.36 16.68%LC1縱向正應(yīng)力18.18 8.66%LC1橫向正應(yīng)力17.79 12.27%LC1剪應(yīng)力7.91 8.32%LC14甲板縱桁相當(dāng)應(yīng)力59.77 31.79%LC1縱向正應(yīng)力22.08 10.52%LC1橫向正應(yīng)力25.22 17.39%LC4剪應(yīng)力31.69 33.36%LC15甲板縱桁面板軸向應(yīng)力38.30 21.76%LC1舷側(cè)骨架序號(hào)構(gòu)件應(yīng)力成分應(yīng)力值應(yīng)力比所在工況危險(xiǎn)區(qū)域1實(shí)肋板相當(dāng)應(yīng)力174.45 92.79%LC1縱向正應(yīng)力62.20 29.62%LC1橫向正應(yīng)力58.01 40.01%LC1剪應(yīng)

51、力73.21 77.07%LC12普通肋骨軸向應(yīng)力69.64 37.04%LC1船底構(gòu)件序號(hào)構(gòu)件應(yīng)力成分應(yīng)力值應(yīng)力比所在工況危險(xiǎn)區(qū)域1實(shí)肋板相當(dāng)應(yīng)力58.83 33.42%LC3縱向正應(yīng)力19.82 LC1橫向正應(yīng)力19.82 LC1剪應(yīng)力24.30 25.58%LC12底肋骨軸向應(yīng)力42.96 0.228523LC13底縱桁相當(dāng)應(yīng)力54.60 29.04%LC3縱向正應(yīng)力39.54 18.83%LC1橫向正應(yīng)力39.64 LC1剪應(yīng)力17.14 18.04%LC34底縱桁面板軸向應(yīng)力29.47 15.67%LC15底縱骨軸向應(yīng)力9.85 5.24%LC2主要構(gòu)件序號(hào)構(gòu)件應(yīng)力成分應(yīng)力值應(yīng)力比所

52、在工況危險(xiǎn)區(qū)域1甲板相當(dāng)應(yīng)力53.02 30.13%LC1縱向正應(yīng)力48.00 22.86%LC1橫向正應(yīng)力8.04 LC1剪應(yīng)力15.19 LC12舷側(cè)外板相當(dāng)應(yīng)力58.44 31.09%LC1縱向正應(yīng)力21.61 10.29%LC1橫向正應(yīng)力21.63 14.92%LC1剪應(yīng)力29.36 LC13船底板相當(dāng)應(yīng)力27.49 14.62%LC1縱向正應(yīng)力8.50 4.05%LC1橫向正應(yīng)力13.82 9.53%LC1剪應(yīng)力13.62 LC14舭列板相當(dāng)應(yīng)力40.42 21.50%LC1縱向正應(yīng)力19.24 9.16%LC1橫向正應(yīng)力19.38 13.36%LC1剪應(yīng)力23.26 24.49%L

53、C15橫艙壁相當(dāng)應(yīng)力174.91 99.95%LC1縱向正應(yīng)力36.10 LC1橫向正應(yīng)力39.43 LC1剪應(yīng)力66.16 69.64%LC16支柱軸向應(yīng)力43.11 37.49%LC1屈曲強(qiáng)度校核結(jié)果： 計(jì)算部位最小屈曲應(yīng)力比所在設(shè)計(jì)波工況不合格區(qū)域舷側(cè)外板25.07 LC1-橫艙壁4.07 LC5-實(shí)肋板23.93 LC3-橫框架17.76 LC3-甲板板1.47 LC1-甲板縱桁1.66LC1-工況1 工況2工況3工況5工況1 工況2工況3工況5工況1 工況2工況3工況5工況6結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖工況7結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖 通過(guò)上述有限元直接計(jì)算方法對(duì)承載舟17工況進(jìn)行屈服屈曲強(qiáng)度校核，計(jì)算結(jié)果表明該承載舟結(jié)構(gòu)均滿足要求，該浮箱固冰通道已經(jīng)工作接近十年，沒(méi)有出現(xiàn)任何強(qiáng)度問(wèn)題；有限元計(jì)算結(jié)構(gòu)和實(shí)際符合，說(shuō)明本文方法給出的校核方法是合理的。四、跳板直接計(jì)算四、跳板直接計(jì)算結(jié)構(gòu)建模結(jié)構(gòu)建模 按實(shí)際比例建立1：1跳板模型，跳板和支耳的連接方式要和實(shí)際情況一致；跳板結(jié)構(gòu)建模要求與浮箱體建模求一致。 通過(guò)跳板的車輛量信息和浮箱結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算時(shí)車輛信息相同，有限元計(jì)算加載時(shí)，跳板上的靜載荷乘系數(shù)1.2作為對(duì)車輛的沖擊力考慮 。 設(shè)計(jì)載荷設(shè)計(jì)載荷邊界條件邊界條件考慮跳板處于放置狀態(tài)，邊界條件如下： 工況：1、車輛中心線與跳板中心線重合通過(guò) 2、車