海洋工程结构物风载荷计算方法比较.pdf

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1、第4l卷第1期2012年02月船海工程SHIP&0CEANENGINEERINGV01．41No．1Feb．2012DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2012．01．028海洋工程结构物风载荷计算方法比较岳晓瑞，徐海祥。罗薇。詹成胜(武汉理工大学交通学院，武汉430063)摘要：为方便海洋工程结构物设计者选择合适的风载荷计算方法，以一艘大型油船为例，分别采用目前常用的几种风载荷计算方法对其所受的风载荷进行计算，计算结果与实验结果比较分析表明，Blendermann方法的计算结果与实验结果吻合较好。关键词：海洋工程结构物；环境载荷；风载荷；计算方法中图分类

2、号：U674．13文献标志码：A文章编号：1671-7953(2012)014)099-02对于海洋结构物而言风载荷是主要环境载荷。由于海洋工程结构物具有种类多、上层建筑结构复杂、高度不同等特点，对获得准确的风载荷带来了很大闲难。风洞试验是目前获得风载荷最为可靠的方法，但风洞试验试验成本高、试验周期长，设计时对每一个海洋工程结构物进行风洞试验是不切合实际的。国内外学者提出了多种风载荷计算方法¨引。为提高海洋工程结构物所受风载荷的计算精度，保证其作业安全，本文对目前海洋工程结构物风载荷常用的计算方法进行了比较，并通过与实验结果的比较选出适合计算海洋工程结构物所受风载荷计算方法。1

3、风载荷计算方法比较目前计算海洋工程结构物风载荷常用的方法主要包括：Blendermann方法、Isherwood方法、Haddara方法、模块法(Buildingblockmethod)、OCIMF方法。特别是OCIMF方法提供了超大型船舶风载荷的计算方法并给出了不同球鼻艏和不同载况下的风载荷系数。6J。对上述各个方法选用参数的比较见表1。表1中Isherwood方法所需参数最多，模块法的参数多少与模块划分多少有关，另外Blender-mann方法中参数的取值是根据船型确定的。收稿日期：201l—01一06修回日期：2011一Ol—19基金项目：武汉理r亡大学自主创新研究基金。

4、第一作者简介：岳晓瑞(1984一)，男，硕士生。研究方向：新船型开发与运输系统分析E-mail：yuexiaorui618@163．coin表1各个方法选用参数的比较Haddara【9】AL、AF、d手。、f。否Bu：：：!i冀。]block模块面积和形心Ca,C。。否注：AI-船舶水线以卜的侧投影面积；A。一船舶水线以上的正投影面积；A。一船舶上层建筑的侧投影面积；￡。一船舶总长；B-船宽p船舶水线以I二部分侧投影面积的周长(除去桅杆和通风筒等细长物体以及水线长度)；d一船舶水线以上部分侧投影面积形心到船艏的距离；m一船舶侧投影面积中桅杆或中线面支柱的数目；Cdl、Cdq、6

5、、ao一％、bo—b6、磊、玉、c扑Ch；取值见对应的参考文献。2实例计算及比较分析以一艘大型油船为例，分别采用上述风载荷计算法对风载荷进行计算。油船总长351．4m，船宽55．4m，设计吃水23．5m，横向、纵向受风面积分别为l131．79和3401．47m2。为方便风载荷的计算，建立坐标系，见图1。图1风载荷计算坐标系示意采用上述几种方法计算该大型油船风载荷系数，与实验结果的比较见图2。由图2a)可见，随着风向角的增大，茗方向上的风载荷系数变化趋势为先由大逐渐减小，在90。附件时为零，后由小逐渐增大。当风向角较小99第1期船海工程第4l卷15105d0-O5-I．0．150

6、88：O504d3；0I．o7．0．2．03仨燃船“三黜adda嘲raExpertment0CIMF‰ctl—jj一。I++I—f!一一’．．．．．．～么舀多≯．‘．‘．·．二二纩。12014016018。笙鐾翟型∑I20406080100120140160l80风向角，(。)b)．妨向图2几种方法计算大型油船所受风载荷系数与实验结果的比较时。几种方法的计算结果与实验结果吻合较好，与实验结果相比，在300一700之间Isherwood方法和模块法的计算结果相对偏大；OCIMF方法的计算结果相对偏小；Haddara方法的计算结果当风向角在90。以内时相对偏小，在900以外时相对偏

7、大；在1500～1800之间，Isherwood方法、OCIMF方法和模块法计算结果偏大；Haddara方法与Blen—dermann方法与实验结果相吻合。根据图2容易看出，在风向角的整个变化范围内，Blendermann方法的计算结果均与实验结果吻合较好。图2b)表明，随着风向角的增大，Y方向上的风载荷系数变化趋势为先由小逐渐增大，在90。附近时达到最大，后由大逐渐减小。模块法计算结果偏大，Haddara方法计算结果偏小并在1000附近取得最大值，在0～100之间出现负值，与其它方法以及实