单桩基础海上风机受船撞击损伤和动力响应分析（5）

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3.3.2单桩基础受损率分析为分析碰撞角度对石家庄风机单桩基础面积受损率影响,定义船舶速度方向与钢管桩撞击点切线方向夹角为碰撞角度(见图6).图6碰撞角度示意图F i g.6 D i a g r a m o f c o l l i s i o na n g l e表4为不同质量、速度、碰撞角度撞击后石家庄风机单桩基础的面积受损率.对比工况1、2、3可知,单桩基础面积受损率随船舶质量增加而提高.对比工况
　　4、3、5,发现船舶速度增加也提高单桩基础面积受损率,且提高速率更快.为了分析桩基面积受损率与船舶质量、速度关系,本文多次尝试不同质量和速度但动能相同的船舶与石家庄风机碰撞,发现桩基面积受损率几乎一样.例如速度4m·s-1的5 0 0t船舶和速度2m·s-1的20 0 0t船舶分别撞击石家庄风机,桩基面积受损率分别为3.1 1%和3.1 6%.所以可认为正撞时面积受损率与船舶初始动能存在一一对应关系,但同时也发现两者并不是线性关系.对比工况3、6、7发现,随着碰撞角度减小,桩基面积受损率也在降低,主要原因是碰撞角度减小使分解到桩基碰撞点法向动能瞬间减小.由以上分析可知,面积受损率能正确反映单
　　桩基础受撞后的受损区域和受损面积,定量描述了石家庄风机的受损程度,为石家庄风机抗撞性能设计和受损维修方案提供了参考.同时,根据规范D NV-R P-C 2 0 4,石家庄风机应具备抵抗速度为2m·s-1的50 0 0t船舶冲击,所以建议当石家庄风机受损面积超过9 3m 2(面积受损率为1 4.7 0%)时,应及时进行维修与防护,这一值也应根据经验及配合塔顶机舱允许最大加速度值进行调整.表4各种工况下单桩基础的面积受损率T a b.4 D a ma g er a t eo f a r e ao f mo n o p i l ef o u n d a t i o ni nd i f f e r e n t o p e r a t i n gc o n d i t i o n s工况质量/t速度/(m·s-1)碰撞角度/(°)面积受损率/%1 10 0 0 2 9 0 1.5 72 30 0 0 2 9 0 7.0 43 50 0 0 2 9 0 1 4.7 04 50 0 0 1 9 0 1.9 25 50 0 0 3 9 0 3 4.1 86 50 0 0 2 6 6 9.8 97 50 0 0 2 4 2 4.0 53.4石家庄风机响应分析