單樁基礎(chǔ)海上風(fēng)機受船撞擊損傷和動力響應(yīng)分析（5）

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3.3.2單樁基礎(chǔ)受損率分析為分析碰撞角度對石家莊風(fēng)機單樁基礎(chǔ)面積受損率影響,定義船舶速度方向與鋼管樁撞擊點切線方向夾角為碰撞角度(見圖6).圖6碰撞角度示意圖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為不同質(zhì)量、速度、碰撞角度撞擊后石家莊風(fēng)機單樁基礎(chǔ)的面積受損率.對比工況1、2、3可知,單樁基礎(chǔ)面積受損率隨船舶質(zhì)量增加而提高.對比工況
　　4、3、5,發(fā)現(xiàn)船舶速度增加也提高單樁基礎(chǔ)面積受損率,且提高速率更快.為了分析樁基面積受損率與船舶質(zhì)量、速度關(guān)系,本文多次嘗試不同質(zhì)量和速度但動能相同的船舶與石家莊風(fēng)機碰撞,發(fā)現(xiàn)樁基面積受損率幾乎一樣.例如速度4m·s-1的5 0 0t船舶和速度2m·s-1的20 0 0t船舶分別撞擊石家莊風(fēng)機,樁基面積受損率分別為3.1 1%和3.1 6%.所以可認(rèn)為正撞時面積受損率與船舶初始動能存在一一對應(yīng)關(guān)系,但同時也發(fā)現(xiàn)兩者并不是線性關(guān)系.對比工況3、6、7發(fā)現(xiàn),隨著碰撞角度減小,樁基面積受損率也在降低,主要原因是碰撞角度減小使分解到樁基碰撞點法向動能瞬間減小.由以上分析可知,面積受損率能正確反映單
　　樁基礎(chǔ)受撞后的受損區(qū)域和受損面積,定量描述了石家莊風(fēng)機的受損程度,為石家莊風(fēng)機抗撞性能設(shè)計和受損維修方案提供了參考.同時,根據(jù)規(guī)范D NV-R P-C 2 0 4,石家莊風(fēng)機應(yīng)具備抵抗速度為2m·s-1的50 0 0t船舶沖擊,所以建議當(dāng)石家莊風(fēng)機受損面積超過9 3m 2(面積受損率為1 4.7 0%)時,應(yīng)及時進(jìn)行維修與防護,這一值也應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗及配合塔頂機艙允許最大加速度值進(jìn)行調(diào)整.表4各種工況下單樁基礎(chǔ)的面積受損率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工況質(zhì)量/t速度/(m·s-1)碰撞角度/(°)面積受損率/%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石家莊風(fēng)機響應(yīng)分析