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基于摄动理论下内河趸船码头系缆力计算研究
| 论文题名： | 基于摄动理论下内河趸船码头系缆力计算研究 |
| 关键词： | 内河趸船码头;风荷载;水流力;船舶系缆力;有限元计算;摄动理论 |
| 摘要： | 三峡水库作为典型的山区河流水库，季节水位落差较大。随着库区水位和流量交替变化，岸边船舶在水流和风等外部条件的作用下，系泊条件也变得越来越复杂。为了避免因系缆设施内力估算不足而发生断缆事故，计算作用于船舶系缆力变得至关重要。 本文基于廖家凼码头工程，采用理论分析和数值模拟等方法，首先考虑风速、受风面积、流速、船型等多种影响因素，提出了基于摄动理论下内河趸船码头系缆力计算公式。其次基于多种规范系缆力计算方法，分析了所提方法的合理性，最后考虑不同规范不同影响因素荷载组合工况，通过有限元建模计算，总结了多种影响因素下趸船码头系缆力变化规律。具体研究成果如下： （1）考虑风密度、风速、受风面积、水密度 、流速、船长和吃水等多种影响码头系缆力的因素，采用量纲分析及摄动理论，推导了新的趸船码头系缆力计算公式，基于最小二乘法原理求解，并对公式合理性进行分析，表明所建立的码头系缆力的计算公式精度更高。 （2）对不同规范作用在船舶的风荷载和水流力进行比较分析，得出国标船舶横向风荷载分力结果相对偏大，不同规范纵向风荷载分力基本接近。国标水流荷载横向分力偏小，英标相对偏大，相对合理结果应介于OCIMF规范和英标计算值之间，国标水流纵向分力偏大。基于摄动理论的系缆力公式计算值大于国标和OCIMF规范值，小于英标规范计算值，整体较接近。 （3）保持其他因素不变，随着风速增大，风速平均增长间隔为 4m/s 时，横向风荷载平均增长幅度为62%左右，国标、英标和OCIMF规范作用在船舶x方向的横向合力平均增长幅度分别为为 10%、2%和 2.6%左右，不同位置缆绳受力平均增长幅度分别为20%、10%和6%左右。当风速改变时主要受力缆绳敏感度：艉倒也缆gt;艏横也缆gt;艏倒缆gt;艉对口缆gt;座缆，随着流速增大，当流速平均增长间隔为1m/s时，作用在船舶的横、纵向水流力及横、纵向合力平均增长1.5倍左右，不同位置缆绳受力平均增长2倍左右。 （4）在高水位有船靠泊情况下，英标规范系缆力标准值为国标计算值的2倍左右，英标和OCIMF规范趸船不同系缆设施内力计算值约分别为国标的3倍和2倍，艏横也缆和艉倒也缆缆绳受力最大，座缆整体受力最小，艉外开锚受力值略大于艏外开锚。低水位下缆绳受力敏感性：艏对口缆gt;艉倒也缆gt;艉倒缆，艉外开锚整体受力值为艏外开锚的4倍左右。 |
| 作者： | 侯海涛 |
| 专业： | 水利工程;港口海岸与近海工程 |
| 导师： | 倪志辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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