工程船與橋墩碰撞響應場景研究初探

黃儀平

進才中學

1 引言

本文所研究的8000t 工程船與橋墩碰撞場景的研究屬于近靠浮體水動力問題，從上世紀以來對此問題的理論研究已十分深入。利用AQWA軟件探討主尺度相差較大的大型船舶與橋墩在小間隙狀態下直接水動力相互作用是此次分析的要點。AQWA 主要應用于解決浮體在各類環境載荷（包括風、浪、流載荷）作用下的運動響應、系泊定位、海上安裝作用、船舶航行以及波浪載荷等問題，本文將該方法應用于某8000t工程船與橋梁碰撞場景研究。分別建立工程船單獨情況下不同工況的水動力模型以及工程船靠近橋墩的水動力雙體耦合模型，利用頻域水動力分析求解工程船舶及橋墩浮體結構的靜水剛度、附加質量、輻射阻尼、一階波浪力（包括繞射力）并通過設計波的創建，結合海浪譜，重點分析其橫蕩和縱蕩速度加成時的響應極值。本文研究的方法可在工程上提供一定的借鑒意義，為碰撞場景響應的標準化研究提供實際應用經驗。

2 模型參數及設計波選擇

2.1工程船及橋墩浮體模型參數

距統計，我國近海大多數工程船排水量在8000噸級左右，因此本文選取一艘同量級的工程船作為研究對象，在不同工況下進行分析計算；橋墩浮體以排列形式靠置于船體模型附近。坐標軸選用笛卡爾坐標系，x正向指向船艏，y軸正向指向右舷，z軸正向豎直向上，水動力模型計算其附加質量及阻尼矩陣。表1為船體數據，圖1為模型及碰撞場景。通過船體的水動力模型，利用頻域水動力分析獲得工程船舶及橋墩浮體結構的靜水剛度、附加質量、輻射阻尼、一階波浪力（包括繞射力），為計算船體運動的頻率響應傳遞函數（RAO）做準備。……