ALGOR在計(jì)算船塢底板中的應(yīng)用

1、    algor在計(jì)算船塢底板中的應(yīng)用    趙鑫 秦向向摘要：隨著船舶尺寸不斷增大，底板上荷載不斷增大以及排水減壓結(jié)構(gòu)廣泛發(fā)展，船塢底板也逐漸增大。而底板作為船塢的重要結(jié)構(gòu)組成部分及主要受力構(gòu)件，能否采用合理的計(jì)算方法以及合適的受力方式設(shè)計(jì)，對(duì)于船塢質(zhì)量提高、船塢正常運(yùn)行，以及船塢造價(jià)的降低都非常關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：船塢底板algorabstract: with the increase of the size of vessels and the load on the floor, and the development of dock-drainag

2、e system ,the dock floor increases gradually. however, as the important structural components and the main stress components of the dock , the reasonable calculation method and the force way of the dock floor is important, especially for the improvement of the quality, the normal operation and decre

3、ase of the cost of the dock.key: dockdock flooralgor中圖分類號(hào)：u673.33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章編號(hào)：前言船塢是用來(lái)修造船舶的水工建筑物。目前，船塢主要有兩種形式：干船塢和浮船塢。其中干船塢是由塢室、塢口、塢門、灌排水系統(tǒng)等組成。塢室是盛放船體，用于修造船舶的空室。塢口主要是用來(lái)固定塢門。塢門主要是用來(lái)?yè)跛ＷC船塢正常工作，因此塢門的密水性要求非常高1。船舶逐漸大型化，船塢底板承受的荷載逐漸增大，隨之地基承載力增大。更有分離式船塢底板和排水減壓結(jié)構(gòu)的廣泛采用，這些發(fā)展引發(fā)船塢底板的尺寸也逐漸增大。然而底板作為船塢的重要結(jié)構(gòu)組成部分以及主

4、要受力構(gòu)件，采用合理的計(jì)算方法以及受力方式設(shè)計(jì)，對(duì)保證船塢的安全使用，船塢能夠正常運(yùn)行，船塢工程造價(jià)的降低都非常關(guān)鍵。分離式底板多應(yīng)用于排水減壓式船塢中，大大的減小了底板的厚度，降低工程造價(jià)。分離式底板上設(shè)置了若干條縱橫變形縫，將底板分割成許多矩形板。因此要按照雙向彎曲的基礎(chǔ)板對(duì)底板進(jìn)行計(jì)算。求解雙向彎曲基礎(chǔ)板的彎矩以及剪力就要求解彈性曲面撓度方程1，然而撓度方程求解與荷載情況、邊界條件有關(guān)，要想求出精確解不容易。因此，基于基床系數(shù)假設(shè)的近似分析法，可以采用有限元法方便求解。筆者以船廠項(xiàng)目的船塢底板為例，采用美國(guó)algor數(shù)值分析計(jì)算軟件公司出品的algor系列軟件2 ，簡(jiǎn)化底板模型，按照船塢

5、底板受力不同工況，對(duì)船塢底板內(nèi)力進(jìn)行有限元分析計(jì)算，計(jì)算出底板的彎矩。2、船塢底板有限元分析2.1 船塢底板介紹某船塢底板基本坐落在中風(fēng)化凝灰?guī)r上，僅在船塢西南角局部中風(fēng)化基巖埋藏較深，塢底板采用減壓排水分離式現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1，抗震等級(jí)3級(jí)。底板沿船塢的縱向分段長(zhǎng)度為20.0米，橫向分為5塊，板寬均為20米；兩側(cè)邊板厚度為0.8（0.6）米,其余中板厚度為1（0.8）米。底板下設(shè)計(jì)無(wú)砂混凝土墊層0.2米以及減壓排水系統(tǒng)。2.1.1 塢室底板材料船塢底板采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為c35，鋼材強(qiáng)度等級(jí)為q235b。其材料采用彈性材料，其彈性模量為3.0×

6、;107kpa，密度為2.45×103kg/m3，泊松比為0.67。2.1.2 塢室底板荷載及邊界條件對(duì)船塢底板進(jìn)行有限元分析，塢室底板邊界條件為四周邊界自由，底板下面節(jié)點(diǎn)特性為地基特性，在底板下每個(gè)節(jié)點(diǎn)處施加彈性約束。塢室底板所受主要荷載有自身重力、塢墩荷載以及地面使用荷載。需要修造的船舶坐落在中墩和邊墩上，船舶的重力通過(guò)中龍骨墩和邊龍骨墩傳給塢室底板，簡(jiǎn)化為線荷載。2.1.3 有限元模型建立在algor中建立塢室底板有限元模型，底板采用板單元，劃分單元為0.5m長(zhǎng)小正立方體，船塢底板結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算采用文克爾理論彈性地基理論3計(jì)算為依據(jù)，按照彈性地基板計(jì)算。底板下的土體采用豎向彈簧來(lái)

7、模擬，彈簧的剛度用“地基基床系數(shù)*彈簧等效土體面積”來(lái)表示，基床系數(shù)根據(jù)干船塢設(shè)計(jì)規(guī)范4，中等風(fēng)化的硬質(zhì)巖石，基床系數(shù)取k=（1050）×104kn/m2 。2.1.4 有限元計(jì)算根據(jù)板的劃分，用algor分別對(duì)船塢底板縱向荷載分區(qū)最不利工況進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算各種情況下底板受力荷載組合，見(jiàn)下表2.1。船塢底板計(jì)算組合結(jié)果如下：組合1：圖2.1 x-x方向彎矩圖 圖2.2 y-y方向彎矩圖組合2圖2.3 x-x方向彎矩圖 圖2.4 y-y方向彎矩圖組合3圖2.5 x-x方向彎矩圖 圖2.6 y-y方向彎矩圖其中x-x表示板間距向。y-y表示豎向。結(jié)語(yǔ)文中以舟山船塢為例，采用algor有限元軟件建立分析模型，并對(duì)對(duì)該船塢底板受力進(jìn)行有限元計(jì)算分析。由分析結(jié)果可見(jiàn)，船塢底板內(nèi)力最大值出現(xiàn)在計(jì)算底板跨中，也證明了本文的有限元計(jì)算方法是一種計(jì)算船塢底板的有效簡(jiǎn)易可行的計(jì)算方法。船塢底板的受力計(jì)算方法很重要，這關(guān)系著船塢是否能夠安全運(yùn)行，對(duì)于保證船塢安全以及降低船塢工程造價(jià)都有非常關(guān)鍵的意義。參考文獻(xiàn)【1】港口水工建筑物. 北京：人民交通出版社，2008.【2