[发明专利]一种考虑偏压系数的测量大型浮体浮运中的支墩受力方法

说明书

本发明公开了一种考虑偏压系数的测量大型浮体浮运中的支墩受力方法，建立支墩数值模型，通过航向正面橡胶垫板压缩量和航向背面橡胶垫板压缩量引入支墩偏压系数，对构建的支墩数值模型进行受力分析，在支墩迎航向正面选取应力特征点，在应力特征点位置安装应力传感器；然后建立应力特征点处归一化应力与偏压系数的关系公式，再建立支墩压力与应力特征点处应力和偏压系数的关系公式；最后通过偏压系数和应力传感器采集在大型浮体浮运实际过程中支墩受到的应力数据，根据建立的计算公式进行反算即可得到支墩压力。

技术领域

本发明属于海上或水上浮运连接受力监测技术领域，尤其是涉及一种考虑偏压系数的测量大型浮体浮运中的支墩受力方法。

背景技术

大型沉管浮运采用一体船或双体船，船体与沉管通过支墩和缆绳连接，将船体与沉管组成大型浮体结构形式，两者具有良好的运动同步性，极大地降低了沉管浮运时纵荡和垂荡变化剧烈变化而带来的风险。船管连接受力包括支墩压力、L缆拉力和拉索拉力组成，其中支墩压力是连接受力中的核心环节，将直接影响沉管浮运是否成功。一般情况下，沉管浮运时支墩压力较大，且支墩与沉管的接触空间小，难以布设符合量程要求的接触式称重传感器，往往采用间接手段测量支墩压力。目前，间接测量手段多数是基于支墩与沉管接触均有的假设提出的，测量的支墩压力与实际偏差较大，容易对大型浮体浮运时施工决策造成错误判断。

造成上述测量方法误差较大的原因主要有以下两方面：①为减少浮运期间，支墩对浮体的冲击力以及支墩与浮体接触区域的集中应力，在支墩下方安装橡胶板作为缓冲，浮体连接时，需先施加船体首尾两端的缆力，使得首尾支墩与浮体接触；然后再向船体水箱注水，使全部支墩与浮体接触。在这个过程中，由于船体产生变形，导致支墩底部与浮体接触是不均匀，支墩沿首尾方向一侧橡胶压缩大，一侧橡胶压缩小。②浮运期间连接浮体受风浪力以及温差作用，使得船中位置的倾角增长量明显大于船首尾位置，导致中部逐渐上拱，从而加剧支墩受力不均的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑偏压系数的测量大型浮体浮运中的支墩受力方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种考虑偏压系数的测量大型浮体浮运中的支墩受力方法，包括以下步骤：

步骤1，建立支墩数值模型，包括航向正面、航向背面、两个侧面、底面、顶部以及橡胶垫板，定义所述支墩底面压力，偏压系数，航向正面橡胶垫板压缩量，航向背面橡胶垫板压缩量，支墩顶部为固定端约束；

步骤2，通过航向正面橡胶垫板压缩量和航向背面橡胶垫板压缩量引入支墩偏压系数；

步骤3，对步骤1构建的支墩数值模型进行受力分析，在支墩迎航向正面选取应力特征点，在应力特征点位置安装应力传感器；

步骤4，建立应力特征点处归一化应力与偏压系数的关系公式；

步骤5，建立支墩压力与应力特征点处应力和偏压系数的关系公式；

步骤6，通过偏压系数和应力传感器采集在大型浮体浮运实际过程中支墩受到的应力数据，根据步骤5建立的计算公式进行反算即可得到支墩压力。

在上述技术方案中，步骤2中，假设：①支墩所受荷载沿船体首尾呈线性分布，沿船体左右呈均匀分布；②支墩底部橡胶为均质材料，即支墩受力与橡胶板压缩量呈正比；

支墩压力计算满足下式：

∫∫f(p)dpds＝p₀s₀

式中：p为支墩底部荷载，kPa；s为支墩底部橡胶板面积，m²；p₀为支墩底部等效均布荷载，kPa；s₀为支墩底部橡胶板等效面积，m²；