單樁基礎海上風機受船撞擊損傷和動力響應分析（5）

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3.3.2單樁基礎受損率分析為分析碰撞角度對石家莊風機單樁基礎面積受損率影響,定義船舶速度方向與鋼管樁撞擊點切線方向夾角為碰撞角度(見圖6).圖6碰撞角度示意圖F i g.6 D i a g r a m o f c o l l i s i o na n g l e表4為不同質量、速度、碰撞角度撞擊后石家莊風機單樁基礎的面積受損率.對比工況1、2、3可知,單樁基礎面積受損率隨船舶質量增加而提高.對比工況
　　4、3、5,發現船舶速度增加也提高單樁基礎面積受損率,且提高速率更快.為了分析樁基面積受損率與船舶質量、速度關系,本文多次嘗試不同質量和速度但動能相同的船舶與石家莊風機碰撞,發現樁基面積受損率幾乎一樣.例如速度4m·s-1的5 0 0t船舶和速度2m·s-1的20 0 0t船舶分別撞擊石家莊風機,樁基面積受損率分別為3.1 1%和3.1 6%.所以可認為正撞時面積受損率與船舶初始動能存在一一對應關系,但同時也發現兩者并不是線性關系.對比工況3、6、7發現,隨著碰撞角度減小,樁基面積受損率也在降低,主要原因是碰撞角度減小使分解到樁基碰撞點法向動能瞬間減小.由以上分析可知,面積受損率能正確反映單
　　樁基礎受撞后的受損區域和受損面積,定量描述了石家莊風機的受損程度,為石家莊風機抗撞性能設計和受損維修方案提供了參考.同時,根據規范D NV-R P-C 2 0 4,石家莊風機應具備抵抗速度為2m·s-1的50 0 0t船舶沖擊,所以建議當石家莊風機受損面積超過9 3m 2(面積受損率為1 4.7 0%)時,應及時進行維修與防護,這一值也應根據經驗及配合塔頂機艙允許最大加速度值進行調整.表4各種工況下單樁基礎的面積受損率T a b.4 D a ma g er a t eo f a r e ao f mo n o p i l ef o u n d a t i o ni nd i f f e r e n t o p e r a t i n gc o n d i t i o n s工況質量/t速度/(m·s-1)碰撞角度/(°)面積受損率/%1 10 0 0 2 9 0 1.5 72 30 0 0 2 9 0 7.0 43 50 0 0 2 9 0 1 4.7 04 50 0 0 1 9 0 1.9 25 50 0 0 3 9 0 3 4.1 86 50 0 0 2 6 6 9.8 97 50 0 0 2 4 2 4.0 53.4石家莊風機響應分析