船舶撞擊力計(jì)算方法

1、第 09卷 第 3期 中 國(guó) 水 運(yùn) Vol.9 No.3 2009年 3月 China Water Transport March 2009 收稿日期:2009-02-24作者簡(jiǎn)介:岳 磊(1975-,男,湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院工程師,工程碩士,主要從事橋梁設(shè)計(jì)工作。船舶撞擊力計(jì)算方法岳 磊(湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院,湖北 武漢 430051摘 要:本文介紹了船舶碰撞力的計(jì)算方法,并分析了船舶類(lèi)型,航行速度的確定方法。 關(guān)鍵詞:船舶撞擊力;計(jì)算方法;船舶類(lèi)型;航行速度中圖分類(lèi)號(hào):U661 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-7973(200903-0011-02一、前言船撞橋事故一直在世界各地不斷

2、地發(fā)生,且事故發(fā)生的 頻率越來(lái)越高,已經(jīng)成為航道橋梁工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問(wèn)題。 船舶碰撞橋墩(或防撞設(shè)施時(shí)的撞擊分析涉及許多因素, 其中 主要的是船舶類(lèi)型,航行速度,撞擊角度,防撞設(shè)施的結(jié)構(gòu) 等。在最近幾十年有很多方法研究船舶碰撞載荷。二、船舶撞擊力計(jì)算方法研究船舶的撞擊力有許多方法,包括經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法、 動(dòng)力數(shù)值模擬法、有限元瞬態(tài)動(dòng)力分析法。上述三種方法都 得到了實(shí)際應(yīng)用。包括我國(guó)公路、鐵路規(guī)范在內(nèi),世界上不 同組織提出了數(shù)十種船舶撞擊橋墩的碰撞力計(jì)算公式,經(jīng)驗(yàn) 公式計(jì)算快捷簡(jiǎn)便,無(wú)更詳細(xì)船舶撞擊力資料時(shí)采用。但不 同的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果可能相差 100%。實(shí)際上,經(jīng)驗(yàn)公式 大都在特定船型和撞擊

3、速度的情況下其計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際撞 擊力接近。船舶碰撞動(dòng)力數(shù)值模擬法是通過(guò)研究船舶碰撞的內(nèi)部機(jī) 理、 外部機(jī)理, 建立船舶碰撞的動(dòng)力學(xué)模型, 模擬船舶撞擊橋 墩的動(dòng)力學(xué)過(guò)程, 獲得撞擊力、 能量轉(zhuǎn)化、 船舶破損長(zhǎng)度等結(jié) 果, 并可模擬分析防撞消能設(shè)施的實(shí)際消能過(guò)程, 動(dòng)力數(shù)值模 擬法考慮實(shí)際船舶撞擊區(qū)域的結(jié)構(gòu)特性、船舶周?chē)畡?dòng)力作 用、橋墩剛度、形狀,結(jié)果比經(jīng)驗(yàn)公式更符合實(shí)際情況。的應(yīng)用。三、撞擊船舶的確定規(guī)范和評(píng)述提出三種方法:方法 設(shè)計(jì)船型的船舶通航量占 達(dá)到 50艘(兩者取較大者 型的船舶數(shù)量為 10%或大于設(shè)計(jì)船型的船舶數(shù)量為 200艘 (兩者取較大者 。方法 2,是一種通過(guò)概率分析確定

4、設(shè)計(jì)船型的方法,此 分析方法需要大量的資料,美國(guó)“設(shè)計(jì)指導(dǎo)規(guī)范”規(guī)定,所 有橋梁都必須采用方法 2確定設(shè)計(jì)船型,除非有業(yè)主的批準(zhǔn) 或在特殊情況下,才可采用方法 1,此方法也將橋梁分為重 要橋梁和一般橋梁,對(duì)重要橋梁取橋梁損壞的年頻率小于或 等于 1/10000, 對(duì)一般橋梁取橋梁損壞的年頻率小于或等于 1/1000, 橋梁損壞的年頻率是指所有可能受船舶撞擊的橋梁 構(gòu)件受撞擊損壞的年頻率之和。方法 3,用效益分析方法確定設(shè)計(jì)船型,這種方法適用于 僅考慮風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則是不恰當(dāng)?shù)那闆r,例如,當(dāng)橋梁跨過(guò)很寬的航 道,可能受船舶撞擊的橋墩數(shù)量較多,這種情況下,應(yīng)對(duì)采用 的減少橋梁受船舶撞擊風(fēng)險(xiǎn)的措施作出成本效

5、益分析。四、船舶撞擊速度的確定船舶的設(shè)計(jì)撞擊速度是根據(jù)船舶在航道內(nèi)的正常行駛速 度、航道中心線至橋墩的距離以及船舶長(zhǎng)度確定的。確定船 舶設(shè)計(jì)撞擊速度是船撞力計(jì)算中很重要的一部分工作。根據(jù) 對(duì)已發(fā)生事故的調(diào)查,當(dāng)橋墩離航道中心線越遠(yuǎn)時(shí),偏航船 舶與橋墩相撞時(shí)的速度越小;當(dāng)橋墩與航道中心線的距離足 夠大時(shí),船舶撞擊橋墩時(shí)的速度近似為船舶隨水流漂流的速 度;當(dāng)橋墩與航道中心線的距離較小時(shí),船舶撞擊橋墩時(shí)的 (下轉(zhuǎn) 13頁(yè)第 3期 周曉波等:淺議船舶鋼焊縫射線探傷的檢驗(yàn) 13報(bào)告和記錄的格式可參考中國(guó)船級(jí)社射線檢測(cè)技術(shù) 表 7-18及表 7-19的樣式, 但主要內(nèi)容應(yīng)至少包括產(chǎn)品名稱、 檢驗(yàn)部位、檢驗(yàn)

6、方法、透照規(guī)范、缺陷名稱、評(píng)定級(jí)別、返 修次數(shù)及日期等。2.審查底片質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定的射線底片必須合格,只有符合質(zhì)量要求的射 線底片才能作評(píng)定焊縫質(zhì)量的依據(jù)。因此驗(yàn)船師要適當(dāng)抽查 底片的質(zhì)量合格與否。 黑度應(yīng)處于規(guī)定的范圍。 使用黑度計(jì)對(duì)底片黑度進(jìn)行 測(cè)量,一般應(yīng)對(duì)一點(diǎn)附近測(cè)量幾次,以它們的平均值表示這 點(diǎn)的黑度。底片的黑度在 1.24.0范圍內(nèi)算合格。 射線照相靈敏度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求。 采用射線底片上 像質(zhì)計(jì)的影像的可識(shí)別性來(lái)測(cè)定, 目前廣泛使用絲型像質(zhì)計(jì)。 在焊縫影像上, 如能清晰地看到長(zhǎng)度不小于 10mm 的像質(zhì)計(jì) 鋼絲影像,就可以認(rèn)為是可識(shí)別的。 底片上必須具有明確的受檢焊縫屬性, 即焊縫

7、透照時(shí) 應(yīng)在距焊縫邊緣至少 5mm 的地方放置鉛制定位標(biāo)記和識(shí)別 標(biāo)記,使能在底片上顯現(xiàn)出中心標(biāo)記、焊縫編號(hào)、透照日期 等。 對(duì)于返修的焊縫透照時(shí), 還應(yīng)放置 R 1, R 2等表明焊縫返 修次數(shù)的識(shí)別標(biāo)記。 在底片有效檢測(cè)區(qū)內(nèi)不應(yīng)存在明顯干擾缺陷評(píng)定的 機(jī)械損傷、污染、偽缺陷。 底片必須保持干燥。3.審查檢測(cè)結(jié)果驗(yàn)船師要適當(dāng)抽查部分焊縫的檢測(cè)底片,尤其是焊縫檢 測(cè)一次合格率剛好在 80%時(shí),更要仔細(xì)審查。評(píng)片需要一定 的底片觀察條件(如觀片燈和測(cè)量工具(如評(píng)片尺、放大 鏡、黑度計(jì) ,焊縫質(zhì)量分級(jí)則按照船舶鋼焊縫射線照相工 藝和質(zhì)量分級(jí) (CB/T3558-1994第 5款的規(guī)定。 五、缺陷的

8、測(cè)量及修補(bǔ)缺陷長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)呈現(xiàn)在底片上的缺陷圖像較長(zhǎng)的兩端直 線測(cè)量。若缺陷曲度較大或呈明顯角型,則可分兩段測(cè)量。 缺陷之間間距按缺陷相鄰端點(diǎn)作直線測(cè)量。被評(píng)為不合格的焊縫應(yīng)予鏟批后重新施焊,然后再作檢 查。若仍不合格則除了再次返修和檢查外,還須對(duì)該檢查段 附近的焊縫增加兩個(gè)檢查段。按一定百分比抽查的焊縫,若底片一端或二端顯示出危 害性缺陷(裂紋、未熔合、未焊透有延伸時(shí),應(yīng)在延伸端 作擴(kuò)大檢查,其長(zhǎng)度不小于 300mm。若同一條焊縫中重復(fù) 出現(xiàn)同類(lèi)危害性缺陷(裂紋、未熔合、未焊透時(shí),則整條 焊縫全部返修。若所有被檢焊縫一次合格率低于檢查段總數(shù) 80%時(shí),則應(yīng)對(duì)重要部位焊縫追加檢查,其數(shù)量為總檢查

9、段 數(shù)的(1020%,此時(shí)船廠對(duì)全部焊接工藝應(yīng)引起注意。 六、射線探傷的安全防護(hù)1.過(guò)量照射對(duì)人體的危害射線作用于人體時(shí)由于電離作用,將造成人體細(xì)胞、組 織、器官等的損傷,引起病理反應(yīng),即產(chǎn)生生物效應(yīng)。進(jìn)而 使人體發(fā)生一系列生物化學(xué)變化,造成代謝紊亂,機(jī)能失調(diào) 以及病理形態(tài)等方面的改變,甚至造成死亡。因此,從事射 線探傷工作的人員必須時(shí)刻注意射線防護(hù),驗(yàn)船師也必須了 解射線防護(hù)的有關(guān)知識(shí)。2.防護(hù)方法輻射劑量控制的目的在于控制射線對(duì)人體的照射,使之 保持在可以合理做到的最低水平以保障個(gè)人所受的劑量當(dāng)量 不超過(guò)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。(1要控制射線對(duì)人體的照射時(shí)間。(2要控制射線源到人體的最小距離。(3

10、 在人體與射源之間隔一層吸收物質(zhì), 常用鉛板作屏 蔽裝置和防護(hù)服裝(類(lèi)似鉛那樣具有吸收能力的橡膠制品 等。因此,從事射線探傷工作的人員只要把握好上述三個(gè)要 點(diǎn),就不會(huì)受到射線的傷害。除此之外,放射時(shí)還必須設(shè)置 危險(xiǎn)區(qū)標(biāo)記避免非放射人員誤入放射區(qū)受射線危害。 七、小結(jié)X 射線照相探傷方法在內(nèi)河船舶建造中得到了廣泛的使 用,本文從一名驗(yàn)船師的角度出發(fā),論述了驗(yàn)船師如何開(kāi)展 射線探傷檢驗(yàn),包括開(kāi)始探傷檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作、探傷過(guò)程 中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督、探傷報(bào)告和底片的審查、缺陷的測(cè)量及修補(bǔ) 方法等共四個(gè)步驟,最后還討論了進(jìn)行射線探傷時(shí)的安全防 護(hù)方法。(上接 11頁(yè)美國(guó)公路橋梁船舶撞擊設(shè)計(jì)指導(dǎo)規(guī)范和評(píng)述建議的 確定船舶設(shè)計(jì)撞擊速度的方法為:在航道范圍內(nèi),船舶以正 常速度行駛;在航道中心線至三倍船長(zhǎng)以外處,船舶以水流 速度漂流,水流速度可按航道所在處的多年平均流速確定; 此兩者之間的區(qū)域,設(shè)計(jì)船速按直線內(nèi)插確定。圖 1給出船 舶設(shè)計(jì)撞擊速度曲線,圖中 V-設(shè)計(jì)船舶撞擊速度;VT-船 舶在航道內(nèi)的正常行駛速度;Vmin-船舶最