钢丝网水泥浮船坞的结构设计.docx

钢丝网水泥浮船坞的结构设计赵玉燕蔡文学李洁雅(华南理工大学交通学院广州510641)摘要钢丝网水泥是一种复合材料,其在船舶设计中成功应用的关键在于能否充分发挥材料的特性.本研究通过600t和400t举力钢丝网水泥浮船坞结构设计的实践,对此作了初步探讨.关键词钢丝网水泥;浮船坞;结构设计中图资料分类号U661.42浮船坞与干船坞相比,具有投资少、建造周期短和使用灵活安全等特点,因而浮船坞被广泛应用于修造船厂.浮船坞的型式大致分为三类:第一类用钢材建造,其优点是自重轻,使用寿命长,但造价高且不耐腐蚀,故维修保养费用高;第二类用旧船改建,其优点是自重轻,但不耐腐蚀且使用寿命较短;第三类用钢丝网水泥建造,其优点是造价低、耐腐蚀,但自重大且使用寿命较短.由于钢丝网水泥浮船坞投资少,维修保养简单,很适合中小船厂尤其是沿海和渔港的修造厂使用.笔者在1993年7月和1996年1月先后进行了600t和400t举力钢丝网水泥浮船坞的设计.在设计中对结构形式和强度校核的计算方法进行了合理的选择,使浮船坞的自重大为减轻,提高了经济效益.1结构形式的选择钢丝网水泥是一种复合材料,其结构设计应根据船坞的使用情况合理地确定外力,并根据复合材料的力学性能和工艺特点选择结构形式进行计算,以得到满足使用条件的结构重量最轻解.钢丝网水泥的力学性能与钢筋混凝土相似,其破坏机理基本相同.在作受力计算时,其计算原理基本与钢筋混凝土相似,材料的压缩强度取决于砂浆,而拉伸强度则受含钢量及其表面积控制.对于采用钢丝网水泥材料建造的船舶,其抗拉强度要求较难满足,因而结构设计时应重点考虑抗拉强度问题.在选择船舶的结构形式时,对于长度为50m左右的船,由于其局部强度要求比较突出,因而多采用横骨架式结构.浮船坞在工作过程中既要承受总纵弯曲变形、也要承受总横弯曲和局部弯曲变形的影响.如何结合复合材料各向异性的特点进行构件布置是结构设计首先要解决的问题.从总强度考虑,由于浮船坞的长度一般为宽度的两倍以上,因而其总纵弯曲的要求比总横弯曲的要求高,考虑结构形式时应以满足总纵强度要求为重点.笔者在进行600t和400t举力浮船坞设计时,均采用纵骨架式结构(纵骨间距0.5m).这样使浮船坞纵向构件中的钢筋更多的参与抵抗总纵弯曲变形,最大限度地发挥钢丝网水泥材料的优点从而提高浮船坞的总纵强度而降低自重.由于船坞的长度不长,其局部强度的要求也相当突出,因而其横收稿日期:1998-05-05赵玉燕,女,1946年生,讲师;主要研究方向:船舶结构.94华南理工大学学报第26卷向强框架的间距应比一般纵骨架式的船小,故采用每两个肋位设置一道横向强框架.在进行400t举力浮船坞设计时,为了进一步提高其稳性和减少自重,坞墙改用钢质材料并在钢板表面涂上钢丝网水泥以提高其防腐能力.2结构设计在确定浮船坞的构件尺寸时,根据我国1984年《内河小型钢丝网水泥船建造规范》和1992年《浮船坞入级与建造规范》的要求,以及同类型浮船坞的型船资料,结合钢丝网水泥材料的特点进行计算,初步确定浮船坞的构件尺寸,然后再根据强度计算的结果进行调整.两船坞的主要构件尺寸见表1.表1构件尺寸Table1Dimensionsofmember举力浮船坞构件尺寸名称600t400t底板抬船甲板外板内舷板肋板强肋骨强横梁龙骨甲板纵桁船底纵骨甲板与船侧纵骨5～238～50(36)5～238～80(36)5～238～50(36)5～238～100(36)3316,1312,138～120(350×40)2316,1312,138～150(320×40)2316,1312,138～150(380×40)4322,2322,236～150(450×100)4322,2316,236～150(400×100)1316,1312,138～120(140×30)1316,1312,138～100(120×30)4～238～80(36)4～238～100(36)4～238～80(36)4～236～100(36)3316,1312,138～150(350×40)2314,1310,138～150(300×40)2314,1310,138～150(300×40)2314,1310,136～150(350×40)2314,1310,138～150(300×40)1312,138,136～150(150×30)1312,138,136～150(120×30)注:(1)5～238～50(36)表示该板材为5网,纵、横各一条8钢筋,纵、横钢筋间距为50mm,板厚为36mm.;(2)3316,1312,138～120(350×40)表示该构件的受力筋为3条16钢筋,架立筋为1条12钢筋,箍筋为1条8钢筋(箍筋间距为120mm),构件的外形尺寸高为350mm,宽为40mm.3强