一种嵌入式带缆桩甲板加强结构设计方法技术

本发明专利技术涉及一种嵌入式带缆桩甲板加强结构设计方法，包括：S1、将甲板上的带缆桩根据布置方向分为带缆桩纵向布置、带缆桩横向布置、带缆桩大角度斜向布置、带缆桩小角度斜向布置，并设计相应的加强材布置方案；S2、根据式(2)得到加强T型材的最小剖面模数W

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式带缆桩甲板加强结构设计方法
本专利技术涉及船舶结构设计
，具体涉及一种船舶嵌入式带缆桩甲板加强结构的快速设计方法。
技术介绍
随着舰船不断大型化，其对带缆桩承载能力和布置空间的要求越来越高，带缆桩甲板加强结构设计的要求也越来越高，在舰船技术设计阶段就要对带缆桩加强结构进行设计。在以往的设计过程中，或者根据经验和母型船设计，或者依赖有限元仿真计算，但都存在设计工作量大的缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对当前嵌入式带缆桩甲板加强结构设计工作量大的不足，提供一种嵌入式带缆桩甲板加强结构设计方法，该方法能够在方案设计、技术设计、施工设计等不同设计阶段对加强结构的高度、厚度、连接节点等进行设计，为舰船甲板结构安全提供支撑。本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：一种嵌入式带缆桩甲板加强结构设计方法，包括以下步骤：S1、嵌入式带缆桩甲板加强材布置：将甲板上的带缆桩根据布置方向分为四种，即带缆桩纵向布置、带缆桩横向布置、带缆桩大角度斜向布置、带缆桩小角度斜向布置，这四种带缆桩对应的加强材布置分别为：(1)带缆桩纵向布置：沿着两个带缆桩中心点连线的方向布置T型材，即纵向加强；同时分别在两个带缆桩中心处、垂直于中心点连线的方向布置T型材，即横向加强；(2)带缆桩横向布置：沿着两个带缆桩中心点连线的方向布置T型材，即横向加强；同时分别在两个带缆桩处、垂直于中心点连线方向布置T型材，即纵向加强；(3)带缆桩大角度斜向布置：分别在两个带缆桩处、沿着纵向和横向布置T型材，且两个带缆桩之间通过T型材连接；(4)带缆桩小角度斜向布置：分别在两个带缆桩处、沿纵向和横向布置T型材；S2、嵌入式带缆桩甲板加强材规格选取：根据下式得到加强T型材的最小剖面模数Wmin：式中，SWL为缆绳破断载荷，h1为缆绳作用点距离甲板的高度，σs为加强T型材的材料屈服应力；然后在多种规格的T型材中选取，使得其与甲板组成的等效工字钢剖面模数大于Wmin；S3、嵌入式带缆桩甲板加强结构连接方式选取：根据加强T型材的布置情况选取合适的连接方式，并保证过渡距离b不小于5a，a为过渡段最低点与T型材面板的距离。上述方法中，所述等效工字钢的上翼板宽度等于带缆桩的直径。上述方法中，步骤S1中，所述带缆桩大角度斜向布置指两个带缆桩中心点连线与船纵向形成的锐角不大于20°或不小于70°，所述带缆桩小角度斜向布置指两个带缆桩中心点连线与船纵向形成的锐角大于20°且小于70°。上述方法中，步骤S3中，所述连接方式包括三种：(1)加强T型材从腹板高度等斜率过渡到嵌入式带缆桩底端；(2)加强T型材过渡连接，加强T型材先从腹板高度等斜率过渡到嵌入式带缆桩甲板下伸高度，再按该高度的T型材连接到嵌入式带缆桩底端；(3)加强T型材倒圆连接，加强T型材从腹板高度圆弧过渡到嵌入式带缆桩底端。上述方法中，步骤S3中，两带缆桩之间的T型材与嵌入式带缆桩下端齐平，并与带缆桩牢靠连接。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术设计方法可以直接快速确定嵌入式带缆桩甲板加强结构的布置方案、加强材高度、厚度、宽度以及连接方式等，能够在方案设计、技术设计、施工设计等不同设计阶段对加强结构进行设计，相对于数值计算节省了工作量，也保证了结构的安全。2、本专利技术设计方法针对不同型号的带缆桩提出了相应的加强结构设计方案，适用性强。3、本专利技术设计方法经过经典力学理论和现代数值方法验证，可靠性高。4、本专利技术设计方法在带缆桩多方案论证、带缆桩布置调整时，相比于数值建模计算能节省较大工作量。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是嵌入式带缆桩的剖面型式图；图2是嵌入式带缆桩的常见受力示意图；图3是嵌入式带缆桩的常见布置图；图4是斜向带缆桩布置角度示意图；图5是本专利技术设计方法中纵向布置带缆桩甲板加强材布置图；图6是本专利技术设计方法中横向布置带缆桩甲板加强材布置图；图7是本专利技术设计方法中大角度斜向布置带缆桩甲板加强材布置图；图8是本专利技术设计方法中小角度斜向布置带缆桩甲板加强材布置图；图9是嵌入式带缆桩甲板典型加强简化示意图；图10是本专利技术设计方法中等效工字钢截面参数示意图；图11是本专利技术设计方法中加强T型材过渡连接的二维图；图12是本专利技术设计方法中加强T型材过渡连接的三维图；图13是本专利技术设计方法中加强T型材倒圆连接的二维图；图14是本专利技术设计方法中加强T型材倒圆连接的三维图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。嵌入式带缆桩作为舰船舾装专业的重要设备之一，常见的嵌入式带缆桩布置安装方式如附图1和附图2所示。本专利技术提出一种嵌入式带缆桩甲板加强结构设计方法，包括以下步骤：S1、嵌入式带缆桩甲板加强材布置将甲板上的带缆桩根据布置方向分为四种，即带缆桩纵向布置(图3中4号)、带缆桩横向布置(图3中1号)、带缆桩大角度斜向布置(图3中3号)、带缆桩小角度斜向布置(图3中2号)。其中，大角度指的是两个带缆桩中心点连线与船纵向形成的锐角θ不大于20°或不小于70°；小角度指的是两个带缆桩中心点连线与船纵向形成的锐角θ大于20°且小于70°，参见图4。在嵌入式带缆桩甲板加强材布置时，根据带缆桩的布置方向，同时考虑结构焊接施工空间问题，图3中的1、2、3、4号带缆桩的加强材布置分别设计为：(1)带缆桩纵向布置：参见图5，沿着两个带缆桩中心点连线的方向布置T型材，即纵向加强；同时分别在两个带缆桩中心处、垂直于中心点连线的方向布置T型材，即横向加强；(2)带缆桩横向布置：参见图6，沿着两个带缆桩中心点连线的方向布置T型材，即横向加强；同时分别在两个带缆桩处、垂直于中心点连线方向布置T型材，即纵向加强；(3)带缆桩大角度斜向布置：参见图7，分别在两个带缆桩处、沿着纵向和横向布置T型材，且两个带缆桩之间通过T型材连接；(4)带缆桩小角度斜向布置：参见图8，分别在两个带缆桩处、沿纵向和横向布置T型材。S2、嵌入式带缆桩甲板加强材规格选取嵌入式带缆桩一般都需要采用T型材进行加强，T型材一般考虑船体本身结构后纵向或横向布置，典型的带缆桩加强方案如图9所示。根据GB/T554-2008，对于一根缆索以“8”字形缠绕于桩柱上的带缆桩结构，一根绳索对桩柱所产生的力接近于绳索内力的2倍。如果绳索的破断载荷为SWL，那么带缆桩所承受的最大载荷F＝2SWL。当缆绳的作用点距离带缆桩根部较远时，可以将带缆桩视作悬臂梁处理，则图9所示的船体加强结构可看作是桩柱以外的两个工字钢对带缆桩产生约束。假设带缆桩直径为D，甲板厚度为t1，T型材加强结构腹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌入式带缆桩甲板加强结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、嵌入式带缆桩甲板加强材布置：将甲板上的带缆桩根据布置方向分为四种，即带缆桩纵向布置、带缆桩横向布置、带缆桩大角度斜向布置、带缆桩小角度斜向布置，这四种带缆桩对应的加强材布置分别为：/n(1)带缆桩纵向布置：沿着两个带缆桩中心点连线的方向布置T型材，即纵向加强；同时分别在两个带缆桩中心处、垂直于中心点连线的方向布置T型材，即横向加强；/n(2)带缆桩横向布置：沿着两个带缆桩中心点连线的方向布置T型材，即横向加强；同时分别在两个带缆桩处、垂直于中心点连线方向布置T型材，即纵向加强；/n(3)带缆桩大角度斜向布置：分别在两个带缆桩处、沿着纵向和横向布置T型材，且两个带缆桩之间通过T型材连接；/n(4)带缆桩小角度斜向布置：分别在两个带缆桩处、沿纵向和横向布置T型材；/nS2、嵌入式带缆桩甲板加强材规格选取：根据下式得到加强T型材的最小剖面模数W

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式带缆桩甲板加强结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、嵌入式带缆桩甲板加强材布置：将甲板上的带缆桩根据布置方向分为四种，即带缆桩纵向布置、带缆桩横向布置、带缆桩大角度斜向布置、带缆桩小角度斜向布置，这四种带缆桩对应的加强材布置分别为：
(1)带缆桩纵向布置：沿着两个带缆桩中心点连线的方向布置T型材，即纵向加强；同时分别在两个带缆桩中心处、垂直于中心点连线的方向布置T型材，即横向加强；
(2)带缆桩横向布置：沿着两个带缆桩中心点连线的方向布置T型材，即横向加强；同时分别在两个带缆桩处、垂直于中心点连线方向布置T型材，即纵向加强；
(3)带缆桩大角度斜向布置：分别在两个带缆桩处、沿着纵向和横向布置T型材，且两个带缆桩之间通过T型材连接；
(4)带缆桩小角度斜向布置：分别在两个带缆桩处、沿纵向和横向布置T型材；
S2、嵌入式带缆桩甲板加强材规格选取：根据下式得到加强T型材的最小剖面模数Wmin：



式中，SWL为缆绳破断载荷，h1为缆绳作用点距离甲板的高度，σs为加强T型材的材料屈服应力；
然后在多种规格的T型材中选取，使得其与甲板组成的等效工字钢剖面模数大于Wmin；
S3、嵌入式带缆桩甲板加强结构连接方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫小顺，梅国辉，汤刚，骆伟，朱明罡，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：湖北;42