一種測量船舶撞擊力的方法
2023-04-23 17:23:31 3
專利名稱：一種測量船舶撞擊力的方法
技術領域：
本發明涉及一種測量船舶撞擊力的方法。
背景技術：
近幾十年來，隨著鐵路交通的發展和高等級公路的修建，跨江河、海灣及連島工程的大型橋梁越來越多，而隨之發生船舶撞擊橋墩的重大事故數量和概率也越來越高。因此， 按照相關標準，新建橋梁在設計時必須考慮船舶撞擊橋墩的撞擊力影響，以便保證橋梁在建成後具有抵禦在規定通航條件(航速、噸位)下失事船舶撞擊的能力。因此，對船舶撞擊力的準確預估就顯得非常重要和迫切。目前，國內外對橋梁的各種設計規範基本採用半經驗公式和有限元數值模擬方法來預測船舶撞擊力，但是這些方法本質上都是建立在船撞橋(或船撞船)的剛體或彈性體整體碰撞的簡單理論基礎上，其計算結果的差異性就很大。同時，又無法通過實驗來修正這些公式，給橋梁工程設計中的應用帶來困惑。所以建立一種符合實際工況的測量船舶撞擊力的方法就顯得非常必要。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是一種符合實際工況的測量船舶撞擊力的方法。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為一種測量船舶撞擊力的方法，包括以下具體步驟
(1)、在橋墩上安裝密封的鋼圍箱，並在鋼圍箱上劃出一塊迎撞區；
(2)、在迎撞區上設置方形的迎撞箱；
(3)、設定迎撞箱的前面板為迎撞面，在迎撞箱內固定設置呈網格狀的支撐肋，並在迎撞箱的後面板上固定安裝多個呈陣列分布的X向測力傳感器，X向測力傳感器的安裝位置位於支撐肋後端相應的十字交叉處，在迎撞箱的左、右面板上分別固定安裝多個呈陣列分布的Y向測力傳感器，Y向測力傳感器的安裝位置位於支撐肋左、右端相應的十字交叉處， 在迎撞箱的底面板上固定安裝多個呈陣列分布的Z向測力傳感器，Z向測力傳感器的安裝位置位於支撐肋下端相應的十字交叉處；
(4)、將Y向測力傳感器和Z向測力傳感器分別與鋼圍箱固定連接；
(5)、實驗船舶按正常航速撞擊迎撞箱的迎撞面，迎撞箱內的X向、Y向、Z向測力傳感器分別測出各自所受到的對應方向的撞擊力i^、Fy、!^ ；
(6 )、將同一方向的多個測力傳感器所測出的撞擊力取平均值，分別得到
ψ~χ、^、ψζ』然後通過合力公式f= ^jr/+^2+tz2計算得到船舶撞擊橋墩的總撞擊力。所述的迎撞箱的材質為鋼。所述的鋼圍箱內填充有高強度泡沫塑料。
在實驗船舶撞擊迎撞箱之前，為減少X向測力傳感器與橋墩的摩擦力，在橋墩的外表面安裝橋墩覆蓋鋼板。與現有技術相比，本發明的優點是由於將迎撞箱安裝在密封的鋼圍箱上，使得迎撞箱(即測力裝置)可隨水位變動而上下浮動，保證了船舶對迎撞箱的撞擊部位基本保持不變，而且在迎撞箱的X、Y、Z三個方向都安裝有測力傳感器，並通過求合力的方式得到船舶的撞擊力，使得測量得到的船舶撞擊力比較符合實際工況；又由於安裝在每個方向上的多個測力傳感器都採用陣列分布，實現了大的測力面積，降低了對實驗船舶撞擊位置精度的要求；此外，在一個方向上安裝多個測力傳感器，並通過求平均值的方法得到該方向上的撞擊力，這大大降低了測量的誤差。
圖1為本發明的實驗船舶的撞擊示意俯視圖； 圖2為本發明的各方向的測力傳感器的安裝示意圖； 圖3為圖2的側視圖4為圖2的俯視圖5為本發明的各個方向的測力傳感器在迎撞箱上的安裝立體示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。如圖所示，一種測量船舶撞擊力的方法，包括以下具體步驟
(1)、在橋墩1上安裝密封的鋼圍箱2，鋼圍箱內填充有高強度泡沫塑料，並在鋼圍箱2 上劃出一塊迎撞區；
(2)、在迎撞區上設置方形的鋼質迎撞箱3；
(3)、設定迎撞箱3的前面板31為迎撞面，在迎撞箱3內固定設置呈網格狀的支撐肋 35，並在迎撞箱3的後面板32上固定安裝多個呈陣列分布的X向測力傳感器4，X向測力傳感器4的安裝位置位於支撐肋35後端相應的十字交叉處，在迎撞箱3的左、右面板33上分別固定安裝多個呈陣列分布的Y向測力傳感器5，Y向測力傳感器5的安裝位置位於支撐肋35左、右端相應的十字交叉處，在迎撞箱3的底面板34上固定安裝多個呈陣列分布的Z 向測力傳感器6，Z向測力傳感器6的安裝位置位於支撐肋35下端相應的十字交叉處；
(4)、將Y向測力傳感器5和Z向測力傳感器6分別與鋼圍箱2固定連接；
(5)、在橋墩1的外表面安裝橋墩覆蓋鋼板8；
(6)、實驗船舶7按正常航速撞擊迎撞箱3的迎撞面，迎撞箱3內的X向測力傳感器4、 Y向測力傳感器5、Z向測力傳感器6分別測出各自所受到的對應方向的撞擊力i^、Fy、i^Z ；
(7)、將同一方向的多個測力傳感器所測出的撞擊力取平均值，分別得到石、蘇、再， 然後根據合力公式F= ^te2 +^2 +Yz1計算得到船舶撞擊橋墩的總撞擊力。
權利要求
1.一種測量船舶撞擊力的方法，其特徵在於包括以下具體步驟(1)、在橋墩上安裝密封的鋼圍箱，並在鋼圍箱上劃出一塊迎撞區；(2)、在迎撞區上設置方形的迎撞箱；(3)、設定迎撞箱的前面板為迎撞面，在迎撞箱內固定設置呈網格狀的支撐肋，並在迎撞箱的後面板上固定安裝多個呈陣列分布的X向測力傳感器，X向測力傳感器的安裝位置位於支撐肋後端相應的十字交叉處，在迎撞箱的左、右面板上分別固定安裝多個呈陣列分布的Y向測力傳感器，Y向測力傳感器的安裝位置位於支撐肋左、右端相應的十字交叉處， 在迎撞箱的底面板上固定安裝多個呈陣列分布的Z向測力傳感器，Z向測力傳感器的安裝位置位於支撐肋下端相應的十字交叉處；(4)、將Y向測力傳感器和Z向測力傳感器分別與鋼圍箱固定連接；(5)、實驗船舶按正常航速撞擊迎撞箱的迎撞面，迎撞箱內的X向、Y向、Z向測力傳感器分別測出各自所受到的對應方向的撞擊力i^、Fy、!^ ；(6 )、將同一方向的多個測力傳感器所測出的撞擊力取平均值，分別得到瓦、再、瓦，然後通過合力公式F= ^+J^+Fii計算得到船舶撞擊橋墩的總撞擊力。
2.如權利要求1所述的一種測量船舶撞擊力的方法，其特徵在於所述的迎撞箱的材質為鋼。
3.如權利要求1所述的一種測量船舶撞擊力的方法，其特徵在於所述的鋼圍箱內填充有高強度泡沫塑料。
4.如權利要求1所述的一種測量船舶撞擊力的方法，其特徵在於在實驗船舶撞擊迎撞箱之前，為減少X向測力傳感器與橋墩的摩擦力，在橋墩的外表面安裝橋墩覆蓋鋼板。
全文摘要
本發明公開了一種測量船舶撞擊力的方法，特點是先在橋墩上安裝密封的鋼圍箱，並在鋼圍箱上劃出一塊迎撞區，然後在迎撞區上設置方形的迎撞箱，接著設定迎撞箱的前面板為迎撞面，在迎撞箱的後面板、左右面板以及底面板分別固定安裝多個呈陣列分布的X向、Y向和Z向測力傳感器，再用船舶撞擊迎撞面，迎撞箱內的X向、Y向、Z向測力傳感器分別測出各自所受到的撞擊力Fx、Fy、Fz，最後通過合力公式計算得到船舶撞擊橋墩的總撞擊力；優點是由於將迎撞箱安裝在密封的鋼圍箱上，使得迎撞箱可隨水位變動而上下浮動，保證了船舶對迎撞箱的撞擊部位基本保持不變，而且在迎撞箱的X、Y、Z三個方向都安裝有測力傳感器，並通過求合力的方式得到船舶的撞擊力，使得測量得到的船舶撞擊力比較符合實際工況。
文檔編號G01L5/00GK102519645SQ20111041941
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者劉軍, 唐長鋼, 楊黎明, 董新龍 申請人:寧波大學