連岸浮式棧橋水動力性能與運動響應(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，由多個橋節(jié)拼接而成，用于島岸之間運輸物資、設(shè)備、車輛的橋式結(jié)構(gòu)物。由于浮式棧橋系統(tǒng)由多個浮體組成，多浮體之間會產(chǎn)生水動力干擾，同時相鄰橋節(jié)之間的連接纜繩及系泊系統(tǒng)等構(gòu)成了一個強非線性系統(tǒng)，因此浮式棧橋在海洋環(huán)境中具有十分復(fù)雜的運動響應(yīng)特性。準確預(yù)報浮式棧橋系統(tǒng)運動響應(yīng)對浮式棧橋的施工，運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)計為背景，應(yīng)用基于三維勢流

2、理論的SESAM軟件開展了浮式棧橋的水動力分析與運動響應(yīng)預(yù)報。論文的具體工作與主要研究成果如下：
　?。?）較為全面地回顧和總結(jié)了國內(nèi)外有關(guān)多浮體水動力分析與運動響應(yīng)的研究進展，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。
　?。?）系統(tǒng)介紹了多浮體水動力性能的基本原理，并對SESAM軟件中多浮體水動力分析程序HydroD/Wadam模塊的準確性加以驗證。其結(jié)果表明，應(yīng)用HydroD/Wadam模塊的計算結(jié)果與相關(guān)

3、文獻的理論計算和試驗結(jié)果較好地吻合，為下面的計算工作提供依據(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)的頻域計算工作，得到不同波浪入射角時單橋節(jié)的水動力系數(shù)。同時，進一步考慮了橋節(jié)間的相互干擾作用、橋節(jié)的間距以及水深等因素對多橋節(jié)水動力參數(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，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，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，水深對橋節(jié) a5的水動力系數(shù)影響很小。
　?。?）應(yīng)用SESAM軟件的SIMO模塊對不規(guī)則波中的輕載浮式棧橋單橋節(jié)進行時域計算，同時通過粘性流體力學(xué)計算軟件FINE/Marine對單橋節(jié)的靜水衰減試驗進

5、行模擬，計算得到阻尼比，分析粘性作用對單橋節(jié)運動響應(yīng)與系泊纜繩張力的影響。進一步應(yīng)用SIMO模塊對不規(guī)則波下的輕載浮式棧橋多橋節(jié)進行時域計算，分析有無纜繩連接、波浪入射角等因素對浮式棧橋的運動響應(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)六自由度運動響應(yīng)均有所減少。有纜繩連接時，相鄰橋節(jié)的相對縱蕩、相對垂蕩位移較無纜繩連接時均有減小，在有義波高為1.25m，譜峰周期為6s時，有纜繩連

6、接的橋節(jié)間最大相對縱蕩運動范圍是無纜繩連接時的0.55倍。同時系泊纜繩張力均大于無纜繩連接時系泊纜繩張力。浪向角從90°增加到180°，橋節(jié)的橫蕩與垂蕩運動響應(yīng)隨之減少。當(dāng)浪向為105°時，相鄰橋節(jié)間的相對縱蕩位移達到最大。綜上所述，相鄰橋節(jié)間有纜繩連接可以大幅度減少相對運動位移，并且在布置浮式棧橋時，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)的時域計算工作，分析了有