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内河趸船码头系缆力数值方法及靠泊能力评估研究

内河趸船码头系缆力数值方法及靠泊能力评估研究

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作者：刘一鸣重庆交通大学

学位级别：硕士

随着长江经济带建设的深入推进及水运业的快速发展,内河船舶呈现大型化趋势,靠港船舶受风、流等多种要素的联合作用使船舶运动量增大,直接影响船舶的系泊安全,如遇较恶劣的天气条件,会造成船舶断缆、碰损、翻覆等重大事故。目前国内外... 详细信息

随着长江经济带建设的深入推进及水运业的快速发展,内河船舶呈现大型化趋势,靠港船舶受风、流等多种要素的联合作用使船舶运动量增大,直接影响船舶的系泊安全,如遇较恶劣的天气条件,会造成船舶断缆、碰损、翻覆等重大事故。目前国内外港口工程设计规范中,针对大水位变幅的内河趸船系泊安全尚无统一规定。因此,开展内河趸船码头系缆力研究,进行靠泊能力评估具有重要的现实意义。本文依托石柱县打渔湾码头对内河趸船码头系缆力数值方法及靠泊能力评估进行了研究,通过数值模型、现场测量等方法,对不同工况下的船舶系缆力数据进行了对比分析。主要工作和研究成果如下:(1)介绍并应用了港口工程荷载规范公式法、有限元模拟法、ARIANE7法等三种方法,说明了每种方法的计算原理、建模过程和计算结果,并与现场实测数据进行了对比分析。研究表明应用港口工程荷载规范中的经验公式将X、Y方向合力进行平均分配,实际上无法反映内河大水位差下实际缆绳或锚链受力。有限元模拟软件与ARIANE7建立趸船码头系泊数值模型可较好模拟系泊状态,相比之下ARIANE7模拟效果更好。(2)在以上计算方法的基础上,本文在第三章建立了基于静力平衡理论的内河趸船码头系缆力数值方法,应用风动力系数与水动力系数计算风、流等外荷载对船舶的作用力,并采用考虑缆绳非线性特性的威尔逊公式计算缆绳张力,联立求解静力方程组得出船舶运动量,借助于Matlab软件求解锚链在趸船上的铰接力与缆绳在地牛位置处的张力。(3)依托打渔湾趸船码头进行了趸船码头系缆力影响因素分析,提出系缆力计算经验公式。以码头前沿水深、风向、风速、水流方向、水流速度为外部影响因素,运用单因素敏感性分析方法针对无船舶停靠的趸船码头与停靠大型船舶时的趸船码头两种情况下的系泊模型进行了各位置缆绳受力影响分析,得出风因素、水流因素与缆绳角度对于趸船码头系缆力影响较大。经验公式可较准确地预测缆绳或锚链的不利工况。(4)依托打渔湾码头不同工况下的系缆力数值模拟结果,并采用目标层次分类展开法、复合法、专家调查法,熵权法等方式建立了一套趸船码头靠泊能力评价指标体系,根据影响因素分析与规范确定了评价指标,层次分析法和熵权法确定了权重参数,形成了趸船码头靠泊能力评估模型。

关键词：内河趸船系缆力数值模拟靠泊能力评估模型

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