绞吸式挖泥船定位桩系统受力分析

论文摘要

随着世界船舶运输业的发展,国内掀起了一股港口建设的热潮。港口的建设,亟需大量的挖泥船。此外,我国江河湖库淤积十分严重,对防洪和航运都产生了不利影响,大力采用挖泥船进行疏浚势在必行。挖泥船是一种高技术含量船型,定位桩是挖泥船上的重要结构件。定位桩受力复杂、破损率较高,是挖泥船设计好坏的关键。以往的设计方法较为简单,与实际情况出入较大,有必要对其进行研究改进。本文确定了挖泥船的外界载荷,详细分析了横向挖泥、纵向进刀、锚泊三种工况下定位桩受力情况,并对绞刀头的切削力进行了计算。找到了各工况下绞车所需拉力极大值,为后续设计分析提供依据。本文采用有限元方法在充分考虑土壤对定位桩作用的基础上,建立了基于“m”法、可反映挖泥船定位桩受力及约束特点的桩土空间体系的有限元模型,模型采用了弹簧单元模拟桩与土的相互作用,并通过实例计算了挖泥船各工况下定位桩受力的应力和位移云图,分析了定位桩应力分布与土壤约束刚度以及插桩深度等因素之间的关系,计算结果和理论情况相符合。论文研究成果为定位桩的设计提供了依据。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 绞吸式挖泥船的研究现状
• 1.2.1 国内绞吸式挖泥船发展回顾
• 1.2.2 国外绞吸式挖泥船发展回顾
• 1.2.3 国内外设计水平的差距
• 1.3 绞吸式挖泥船的优势
• 1.4 研究绞吸式挖泥船定位桩系统受力的目的和意义
• 1.5 本论文主要研究内容
• 第二章 绞吸式挖泥船及定位桩系统介绍
• 2.1 绞吸式挖泥船简介
• 2.2 绞吸式挖泥船主要设备及其工作原理
• 2.2.1 绞吸式挖泥船的基本构成
• 2.2.2 绞吸式挖泥船的主要设备及功能
• 2.2.3 绞吸式挖泥船工作程序
• 2.3 定位桩系统的组成
• 2.4 本章小结
• 第三章 绞吸式挖泥船外载荷计算
• 3.1 环境载荷的计算
• 3.1.1 风压力的计算
• 3.1.2 水流力的计算
• 3.1.3 作用于船体上的波浪力的计算
• 3.2 绞刀切削力及横移钢索拉力的计算
• 3.2.1 绞刀切削力的计算
• 3.2.2 作业时横移钢索的拉力计算
• 3.3 挖泥船各工况受力分析
• 3.3.1 横向挖泥工况
• 3.3.2 纵向进刀工况
• 3.3.3 锚泊工况
• 3.4 本章小结
• 第四章 定位受力分析与强度校核
• 4.1 绞吸式挖泥船定位桩断裂原因
• 4.2 传统的定位桩设计方法分析
• 4.2.1 公式推导
• 4.2.2 设计方法讨论
• 4.3 有限元法对定位桩的分析
• 4.3.1 有限元法简介
• 4.3.2 本文建模原理
• 4.3.3 定位桩实例三维建模
• 4.3.4 Shell63 单元介绍
• 4.3.5 有限元法模拟桩—土结构的基本原理
• 4.3.6 桩土有限元建模
• 4.4 各工况下定位桩的应力及变形的分析计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢