連岸浮式棧橋水動(dòng)力性能與運(yùn)動(dòng)響應(yīng)研究.pdf

1、連岸浮式棧橋系統(tǒng)是一種布置于近海區(qū)域，由多個(gè)橋節(jié)拼接而成，用于島岸之間運(yùn)輸物資、設(shè)備、車輛的橋式結(jié)構(gòu)物。由于浮式棧橋系統(tǒng)由多個(gè)浮體組成，多浮體之間會(huì)產(chǎn)生水動(dòng)力干擾，同時(shí)相鄰橋節(jié)之間的連接纜繩及系泊系統(tǒng)等構(gòu)成了一個(gè)強(qiáng)非線性系統(tǒng)，因此浮式棧橋在海洋環(huán)境中具有十分復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特性。準(zhǔn)確預(yù)報(bào)浮式棧橋系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)對(duì)浮式棧橋的施工，運(yùn)營安全等具有十分重要的意義。
　　本文以南海某島礁處的輕載浮式棧橋與重載浮式棧橋設(shè)計(jì)為背景，應(yīng)用基于三維勢(shì)流

2、理論的SESAM軟件開展了浮式棧橋的水動(dòng)力分析與運(yùn)動(dòng)響應(yīng)預(yù)報(bào)。論文的具體工作與主要研究成果如下：
　　（1）較為全面地回顧和總結(jié)了國內(nèi)外有關(guān)多浮體水動(dòng)力分析與運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的研究進(jìn)展，概述了系泊系統(tǒng)的研究方法，提出本文的研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)。
　　（2）系統(tǒng)介紹了多浮體水動(dòng)力性能的基本原理，并對(duì)SESAM軟件中多浮體水動(dòng)力分析程序HydroD/Wadam模塊的準(zhǔn)確性加以驗(yàn)證。其結(jié)果表明，應(yīng)用HydroD/Wadam模塊的計(jì)算結(jié)果與相關(guān)

3、文獻(xiàn)的理論計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果較好地吻合，為下面的計(jì)算工作提供依據(jù)。
　?。?）應(yīng)用SESAM軟件的HydroD/Wadam模塊開展了輕載浮式棧橋單橋節(jié)與多橋節(jié)的頻域計(jì)算工作，得到不同波浪入射角時(shí)單橋節(jié)的水動(dòng)力系數(shù)。同時(shí)，進(jìn)一步考慮了橋節(jié)間的相互干擾作用、橋節(jié)的間距以及水深等因素對(duì)多橋節(jié)水動(dòng)力參數(shù)的影響。結(jié)果表明：在縱蕩方向，單橋節(jié)的附加質(zhì)量與輻射阻尼均大于多橋節(jié)中各橋節(jié)的附加質(zhì)量與輻射阻尼。隨著橋節(jié)間距的增大，橋節(jié)a5（最靠近水側(cè)橋節(jié)

4、）的附加質(zhì)量與輻射阻尼呈現(xiàn)振蕩式遞增趨勢(shì)，二階波浪力傳遞函數(shù)呈振蕩式減少，建議選取橋節(jié)間距為1.5m。當(dāng)水深小于10m時(shí)，橋節(jié)a5的RAO與一階波浪力在縱蕩方向隨著水深的增大而減少，垂蕩方向隨著水深的增大而增大。當(dāng)水深大于10m時(shí)，水深對(duì)橋節(jié) a5的水動(dòng)力系數(shù)影響很小。
　　（4）應(yīng)用SESAM軟件的SIMO模塊對(duì)不規(guī)則波中的輕載浮式棧橋單橋節(jié)進(jìn)行時(shí)域計(jì)算，同時(shí)通過粘性流體力學(xué)計(jì)算軟件FINE/Marine對(duì)單橋節(jié)的靜水衰減試驗(yàn)進(jìn)

5、行模擬，計(jì)算得到阻尼比，分析粘性作用對(duì)單橋節(jié)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與系泊纜繩張力的影響。進(jìn)一步應(yīng)用SIMO模塊對(duì)不規(guī)則波下的輕載浮式棧橋多橋節(jié)進(jìn)行時(shí)域計(jì)算，分析有無纜繩連接、波浪入射角等因素對(duì)浮式棧橋的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)、系泊纜繩張力與連接纜繩張力的影響。結(jié)果表明：對(duì)單一橋節(jié)垂蕩、橫搖和縱搖方向添加阻尼比后，單橋節(jié)六自由度運(yùn)動(dòng)響應(yīng)均有所減少。有纜繩連接時(shí)，相鄰橋節(jié)的相對(duì)縱蕩、相對(duì)垂蕩位移較無纜繩連接時(shí)均有減小，在有義波高為1.25m，譜峰周期為6s時(shí)，有纜繩連

6、接的橋節(jié)間最大相對(duì)縱蕩運(yùn)動(dòng)范圍是無纜繩連接時(shí)的0.55倍。同時(shí)系泊纜繩張力均大于無纜繩連接時(shí)系泊纜繩張力。浪向角從90°增加到180°，橋節(jié)的橫蕩與垂蕩運(yùn)動(dòng)響應(yīng)隨之減少。當(dāng)浪向?yàn)?05°時(shí)，相鄰橋節(jié)間的相對(duì)縱蕩位移達(dá)到最大。綜上所述，相鄰橋節(jié)間有纜繩連接可以大幅度減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移，并且在布置浮式棧橋時(shí)，建議選取浪向角為150°~180°。
　?。?）應(yīng)用 SESAM軟件的SIMO模塊開展了重載浮式棧橋多橋節(jié)的時(shí)域計(jì)算工作，分析了有