船舶荷载计算

船舶荷载计算
6.5.1 永久作用
码头结构自重力计算时，钢筋混凝土：3/25m KN =γ，混凝土：
3/24m KN =γ 6.5.2 可变作用
量值随时间的变化与平均值相比不可忽略的作用。

包括堆货、起重和运输机械荷载、汽车、铁路、缆车、人群、船舶、风、浪、水流、施工荷载、可变作用引起的土压力。

毕业设计主要考虑以下几项：
1. 堆货均布荷载
堆货荷载：前方承台30KPa 后方承台 40KPa 2. 流动机械荷载
门坐式起重机：型号M-10-30最大起重量10t 最大外伸距30m 轨距10.5m 轮数：4×4
水平运输：牵引车，叉车 3.船舶作用荷载
根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)，作用在固定式系船柱、靠船构件上的船舶荷载可包括如下内容：
(1)由风和水流产生的系缆力； (2)由风和水流产生的挤靠力； (3)船舶靠岸时产生的撞击力； 船舶系缆力
风荷载计算-受风面积计算
根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)货船的受风面积按下列公式计算： 半载或压载
DW
A xw log 727.0283.0log +=
DW A yw log 628.0019.0log +=
式中：
xw A ,yw
A ——分别为相应装载情况下船体水面以上横向和纵向的受风面积(m2)
DW ——船舶载重量(t)，DW=3000t 那么,半载或压载：
A xw =645.65m 2
A yw =159.58m 2
风压力计算
根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)，作用在船舶上的计算风压力的垂直于码头前沿的横向分力和平行于码头前沿的纵向分力按下列公式计算：
212y w 5-212xw -5100.49106.73ξξξξy yw x xw V A F V A F ⨯=⨯=
式中：
xw F ，yw
F ——分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力(kN) xw A ,yw
A ——分别为船体水面以上横向和纵向的受风面积(m 2) x V ，y
V ——分别为设计风速的横向和纵向分量(m/s)，
21ξξ分别为风压不均匀折减系数和风压高度变化修正系数。

其分别取值为0.9和1.0
根据风况资料，最大风速取14.7m/s ，此为最不利状态。

那么最大风荷载: F xw =92.417KN ,F yw =22.842KN 水流力计算 流向角小于15° 水流力横向分力的计算
根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)附录 E.0.2，水流对船舶作用产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力可按下式计算：
B V
C F xsc xsc '
=22ρ
B V
C F xmc xmc '
=22ρ
式中：
xsc F 、xmc
F ——分别为水流对船首横向分力和船尾横向分力(kN) xsc C 、xmc
C ——分别为水流力船首横向分力系数和船尾横向分力系数，根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)附录表F.0.6-1，取Cxsc=0.17、Cxmc=0
ρ——水的密度(t/m 3), 3=1/t m ρ
V ——水流速度(m/s),取V=1m/s
B '——船舶吃水线以下的横向投影面积(m 2)
根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)附录F.0.1-3，该码头为钢材主要货种，船舶吃水线以下的横向投影面积B '可按下式计算：
)log(612.0484.0log DW B +='
式中： B '——船舶吃水线以下的横向投影面积(m 2) DW ——船舶的载重量 经计算，得B ’=409.26m 2 那么:
水流力船首横向分力:
B V
C F xsc
xsc '
=22
ρ
=34.79KN
船尾横向分力:
B V
C F xmc
xmc '
=22
ρ
=0
水流力纵向分力的计算
根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)，水流对船舶作用产生的水流力纵向分力可按下式计算：
S
V C F yc
yc 22
ρ
=
式中：
yc F ——水流对船舶作用产生的水流力的纵向分力(kN) yc C ——水流力纵向分力系数
ρ——水的密度(t/m 3), ρ=1 t/m 3
V ——水流速度，由资料知，取 V =1 m/s S ——船舶吃水线以下的表面积(m 2)
(1)根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-20100），水流力纵向分力系数可按下式确定：
0.1340.046 yc Re b C -=+
式中：
Re ——水流对船舶作用的雷诺数
b ——系数，根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)，船宽B=16.2m ，船舶吃水D=3.2m ，取b=0.009
(2)根据《港口工程荷载规范》(JTJ215-98)附录E.0.7，水流对船舶作用的雷诺数可按下式计算：
νVL
R e =
式中：
V ——水流速度，取为1m/s
L ——船舶吃水线长度(m)，取船长95m
ν——水的运动粘滞系数(m 2/s)，根据多年平均温度17C ︒查《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)附录表E.0.1-2，得 v=1.15×10-4m 2/s 计算得，Re= 826086.96
(3)根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)，船舶吃水线以下的表面积S 可按下式确定：
1.7b S LD C LB =+
式中: L ——船长(m)，取95m
D ——船舶吃水(m)，取3.2m B ——船宽(m)，取16.2m
C b ——船舶方形系数，件杂货取0.625 计算得S=1478.675m 2
综上，水流力纵向分力系数yc C =0.0168，水流对船舶作用产生的水流力的纵向分力F yc =12.42kN 船舶系缆力计算
根据《港口工程荷载规范》JTS144-1-2010)，系缆力标准值N 及其垂直于码头前沿线的横向分力N x 、平行于码头前沿线的纵向分力N y 和垂直于码头面的竖向分力N z 可按下列公式计算：
⎥
⎦⎤⎢⎣⎡∑+∑=
βαβαcos cos cos sin y x
F F n
K N
x N =N βαcos sin y
N =N βαcos cos
z N =N βsin
式中： N ，x N
，y N ，z N ——分别为系缆力标准值及其横向、纵向和竖向分力
(kN)
x F ∑，y F ∑——分别为可能同时出现的风和水流对船舶作用产生的横向
分力总和及纵向分力总和(kN)
K ——系船柱受力分布不均匀系数，当实际受力的系船柱数目n=2时，K 取1.2，n>2时，K 取1.3。

这里K 取1.2
n ——计算船舶同时受力的系船柱数目，根据规范取n=2
α——系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角(°)，取为30° 错误!未找到引用源。

——系船缆与水平面之间的夹角(°)，取为0° 情况1： 风速V x =14.7m/s ，V y =0 计算得系缆力N=161.26kN 情况2： 风速V x =0，V y =14.7 m/s
计算得系缆力N=66.18kN
根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)，作用于系船柱上的计算系缆力标准值不应小于200kN ，故系缆力标准值取为200kN 。

系缆力标准值N 的横向投影
x
N ，纵向投影
y
N ，竖向投影z N ：
x N =N βαcos sin =100KN y
N =N βαcos cos =173.21KN
z N =N βsin =0KN
表6-2 系船柱主要外形尺寸
船舶挤靠力
根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)，当橡胶护舷间断布置时挤靠力标准值可按下式计算：
j j x
K F F n
'∑'=
式中： '
j F ——橡胶护舷间断布置时，作用于一组或一个橡胶护舷上的挤靠力标准值(kN) j
K '——挤靠力不均匀系数，取1.3
x F ∑水流对船舶作用产生的横向分力总和
n ——与船舶接触的橡胶护舷的组数或个数：12 综上，计算得挤靠力
'
j F =20.26KN
船舶撞击力
根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)，船舶靠岸时的撞击力标准应根据船舶有效撞击能量和橡胶护舷性能曲线及靠船结构的刚度确定。

根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)，船舶靠岸时的有效撞击能量E 0可按下式计算：
2
02
n
MV E ρ
=
式中：
E ——船舶靠岸时的有效撞击能量(kJ)
ρ——有效动能系数，取0.7～0.8，这里取0.8
M ——船舶质量(t)，按满载排水量计算，取M=4750 n
V ——船舶靠岸法向速度(m/s),根据《港口工程荷载规范》(JTS144-1-2010)，
取0.25 综上，计算得：
2
02
n
MV E ρ
=
=118.75KJ
选用拱型 型号 H L L1 B B1 B2 C SA300*L
300
1000
1650
225
600
490
140。