船舶撞擊力計算方法

1、第 09卷 第 3期 中 國 水 運 Vol.9 No.3 2009年 3月 China Water Transport March 2009 收稿日期:2009-02-24作者簡介:岳 磊(1975-,男,湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院工程師,工程碩士,主要從事橋梁設(shè)計工作。船舶撞擊力計算方法岳 磊(湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院,湖北 武漢 430051摘 要:本文介紹了船舶碰撞力的計算方法,并分析了船舶類型,航行速度的確定方法。 關(guān)鍵詞:船舶撞擊力;計算方法;船舶類型;航行速度中圖分類號:U661 文獻標識碼:A 文章編號: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 頻率越來越高,已經(jīng)成為航道橋梁工程設(shè)計的一個重要問題。 船舶碰撞橋墩(或防撞設(shè)施時的撞擊分析涉及許多因素, 其中 主要的是船舶類型,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、船舶撞擊力計算方法研究船舶的撞擊力有許多方法,包括經(jīng)驗公式計算法、 動力數(shù)值模擬法、有限元瞬態(tài)動力分析法。上述三種方法都 得到了實際應(yīng)用。包括我國公路、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算公式,經(jīng)驗 公式計算快捷簡便,無更詳細船舶撞擊力資料時采用。但不 同的經(jīng)驗公式計算結(jié)果可能相差 100%。實際上,經(jīng)驗公式 大都在特定船型和撞擊

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

4、設(shè)計船型的方法,此 分析方法需要大量的資料,美國“設(shè)計指導(dǎo)規(guī)范”規(guī)定,所 有橋梁都必須采用方法 2確定設(shè)計船型,除非有業(yè)主的批準 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,對重要橋梁取橋梁損壞的年頻率小于或 等于 1/10000, 對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)計船型,這種方法適用于 僅考慮風險準則是不恰當?shù)那闆r,例如,當橋梁跨過很寬的航 道,可能受船舶撞擊的橋墩數(shù)量較多,這種情況下,應(yīng)對采用 的減少橋梁受船舶撞擊風險的措施作出成本效

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度確定的。確定船 舶設(shè)計撞擊速度是船撞力計算中很重要的一部分工作。根據(jù) 對已發(fā)生事故的調(diào)查,當橋墩離航道中心線越遠時,偏航船 舶與橋墩相撞時的速度越小;當橋墩與航道中心線的距離足 夠大時,船舶撞擊橋墩時的速度近似為船舶隨水流漂流的速 度;當橋墩與航道中心線的距離較小時,船舶撞擊橋墩時的 (下轉(zhuǎn) 13頁第 3期 周曉波等:淺議船舶鋼焊縫射線探傷的檢驗 13報告和記錄的格式可參考中國船級社射線檢測技術(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、 檢驗部位、檢驗

6、方法、透照規(guī)范、缺陷名稱、評定級別、返 修次數(shù)及日期等。2.審查底片質(zhì)量進行評定的射線底片必須合格,只有符合質(zhì)量要求的射 線底片才能作評定焊縫質(zhì)量的依據(jù)。因此驗船師要適當抽查 底片的質(zhì)量合格與否。 黑度應(yīng)處于規(guī)定的范圍。 使用黑度計對底片黑度進行 測量,一般應(yīng)對一點附近測量幾次,以它們的平均值表示這 點的黑度。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)達到規(guī)定的要求。 采用射線底片上 像質(zhì)計的影像的可識別性來測定, 目前廣泛使用絲型像質(zhì)計。 在焊縫影像上, 如能清晰地看到長度不小于 10mm 的像質(zhì)計 鋼絲影像,就可以認為是可識別的。 底片上必須具有明確的受檢焊縫屬性, 即焊縫

7、透照時 應(yīng)在距焊縫邊緣至少 5mm 的地方放置鉛制定位標記和識別 標記,使能在底片上顯現(xiàn)出中心標記、焊縫編號、透照日期 等。 對于返修的焊縫透照時, 還應(yīng)放置 R 1, R 2等表明焊縫返 修次數(shù)的識別標記。 在底片有效檢測區(qū)內(nèi)不應(yīng)存在明顯干擾缺陷評定的 機械損傷、污染、偽缺陷。 底片必須保持干燥。3.審查檢測結(jié)果驗船師要適當抽查部分焊縫的檢測底片,尤其是焊縫檢 測一次合格率剛好在 80%時,更要仔細審查。評片需要一定 的底片觀察條件(如觀片燈和測量工具(如評片尺、放大 鏡、黑度計 ,焊縫質(zhì)量分級則按照船舶鋼焊縫射線照相工 藝和質(zhì)量分級 (CB/T3558-1994第 5款的規(guī)定。 五、缺陷的

8、測量及修補缺陷長度應(yīng)根據(jù)呈現(xiàn)在底片上的缺陷圖像較長的兩端直 線測量。若缺陷曲度較大或呈明顯角型,則可分兩段測量。 缺陷之間間距按缺陷相鄰端點作直線測量。被評為不合格的焊縫應(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,還須對該檢查段 附近的焊縫增加兩個檢查段。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,應(yīng)在延伸端 作擴大檢查,其長度不小于 300mm。若同一條焊縫中重復(fù) 出現(xiàn)同類危害性缺陷(裂紋、未熔合、未焊透時,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,則應(yīng)對重要部位焊縫追加檢查,其數(shù)量為總檢查

9、段 數(shù)的(1020%,此時船廠對全部焊接工藝應(yīng)引起注意。 六、射線探傷的安全防護1.過量照射對人體的危害射線作用于人體時由于電離作用,將造成人體細胞、組 織、器官等的損傷,引起病理反應(yīng),即產(chǎn)生生物效應(yīng)。進而 使人體發(fā)生一系列生物化學變化,造成代謝紊亂,機能失調(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刻注意射線防護,驗船師也必須了 解射線防護的有關(guān)知識。2.防護方法輻射劑量控制的目的在于控制射線對人體的照射,使之 保持在可以合理做到的最低水平以保障個人所受的劑量當量 不超過國家規(guī)定的標準。(1要控制射線對人體的照射時間。(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 蔽裝置和防護服裝(類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要 點,就不會受到射線的傷害。除此之外,放射時還必須設(shè)置 危險區(qū)標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,本文從一名驗船師的角度出發(fā),論述了驗船師如何開展 射線探傷檢驗,包括開始探傷檢驗前的準備工作、探傷過程 中的現(xiàn)場監(jiān)督、探傷報告和底片的審查、缺陷的測量及修補 方法等共四個步驟,最后還討論了進行射線探傷時的安全防 護方法。(上接 11頁美國公路橋梁船舶撞擊設(shè)計指導(dǎo)規(guī)范和評述建議的 確定船舶設(shè)計撞擊速度的方法為: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)計船速按直線內(nèi)插確定。圖 1給出船 舶設(shè)計撞擊速度曲線,圖中 V-設(shè)計船舶撞擊速度;VT-船 舶在航道內(nèi)的正常行駛速度;Vmin-船舶最