钢结构位移响应的分析

发布者: 发布时间:2016/5/16 10:26:05 阅读:次 【字体:

本节拟对计算出的渤海冰激振动的位移及应力响应进行分析,以便从中找出一些规律,从而指导实践。分析时仍以ZJ20一2一1平台为例。

一、钢结构位移响应的分析

平台位移响应是反映平台振动严重程度的指标之一,例如当实测平台位移为1-3mm左右时,则在冰激振动过程中,平台摇幌得很厉害。为了弄清平台冰激振动的位移响应规律,今将几种情况下的冰激振动位移响应分析如下。

(一)甲板上不同位置的响应:甲板是作业装备、工作人员及生活设施的集中所在,因此单板处的位移是整个平台位移响应分析的重点。甲板上不同位置处,其位移响应是不同的。为了进行对比,对ZJ20一2一1测冰平台,今选择了甲板中心点甲板的边缘点,按照水平位移(x轴方向及Y方向)及绕垂直方向的扭转位移,分别取海冰挤压破坏形式及日常冰冰情(取冰厚l6cm)的单层平整冰,计算出了位移响应如表3-13及图3一7(以x方向位移为例)所示。计算时按冰实际作用方向,取正南方向。

自表3一13中可看出,在X轴方向的水平位移,54与57两个节点相同;但Y轴方向的水平位移以及绕垂直轴的扭转位移,54节点与57节点的响应相差很大,这两种位移响应均为54节点比57节点大,它表明甲板边缘处比甲板中心点处的冰激振动位移为大。

(二)海冰不同作用方向响应为了考察海冰作用方向对平合位移响应的影响,仍按上述冰情及冰况,对ZJ20-2一1测冰平台的甲板中心点(图3-1中57节点)和甲板边缘点(图3一1中54节点)的冰激振动位移响应进行了计算。计算时除海冰作用子平台正南方向之外,还有作用于结构正东南方向(即东南45°)。计算结果如表3-14所示。图3一8给出了甲板边缘点(节点54)的x轴方向的水平位移为例。

海冰作用方向对平台的振动位移有影响,沿y轴方向的水平位移及绕垂直轴的扭转位移,不同海冰作用方向时相差很大,影响显著,但沿x轴方向的水平位移几乎没有影响。当海冰作用于结构正南时平台的位移响应远较海冰作用于平台正东南为小。这说明将ZJ20一2一1平台的A及A桩腿,朝着海冰的作用方向设置是合理的、正确的。

(三)海冰不同破坏形式响应:为了分析海冰不同破坏形式对平台振动位移的影响,按照上述同样的冰情、冰况对MSW平台及SW平台,分别当海冰作用于平台正南方向和海冰作用于平台正东南方向,分别对海冰挤压、弯曲和屈曲,三种破坏形式时的平台振动位移响应,进行了计算。计算得出的峰值位移响应如表3一15所示,计算出来海冰屈曲破坏形式下沿x轴方向的水平位移曲线,如图3-9及图3-10所示(仅以屈曲破坏形式为例)其中图3一9是海冰作用于平台正南,而图3-10则是海冰作用于正东南方向。

海冰的破坏形式对平台位移响应的影响很大。以MSW平台为例,当海冰自正南方向作用于平台时,海冰挤压破坏引起的位移响应最大(达8.744mm),其次为屈曲破坏,而弯曲破坏时平台位移响应最小(仅2.63mm);但SW平台当海冰自正东南方向作用时,则又出现不同情况,井非挤压破坏时而是屈曲破坏时平台位移响应为最大(达60mm),其次为挤压及弯曲破坏,情况比较复杂。

从图33一9及图3一10中可看出,当海冰同为屈曲破坏形式时,虽然海水作用于平台的方向不同,但平台位移响应曲线的形状相同,而位移响应的幅值,则相差很大。此外,从这两个图中还可以看到无论是那一个平台,也无论海冰从那个方向作用,海冰屈曲玻坏时的位移响应曲线与海冰激振力曲线,在形式上完全不同,位移响应曲线明显地较明平台发生了共振。

(四)不同质量平台位移响应:平台质量是影响平台位移响应的因素之一。为了分析不同质量平台的位移响应的影响,表3-16给出了16cm厚的单层平整冰,当海冰挤玉破坏时,冰从平台正南作用下,四种不同质量平台(质量自大至小,依次为MSSW,M5W和SW及IMP平台)的位移响应。可以看出平台甲板上部模块的质量对平台位移响应有很大影响,X轴方向的水平位移,随平台上部模块质量的自大至小,位移响应也自大至小。

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