李衛(wèi)華 黃曉東 鄭莎莎 唐 淼 王延珍

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海 200032）

0 前言

近年來(lái)，隨著世界航運(yùn)業(yè)的發(fā)展和造船水平的提高，船舶尺度越來(lái)越向著超大型化方向發(fā)展。為了適應(yīng)這一變化，作為船舶修理的基礎(chǔ)配套設(shè)施，浮船塢的尺度和舉升能力也隨之增大和提高。

“30萬(wàn)噸級(jí)浮船塢”是上海船舶研究設(shè)計(jì)院為大連中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司設(shè)計(jì)的一艘整體式超大型鋼質(zhì)浮船塢。該塢面積相當(dāng)于3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)大小，高度相當(dāng)于10層樓房，可以與國(guó)內(nèi)最大的陸上修船塢媲美。其最大舉升能力達(dá)到65000 t，能夠承擔(dān)30萬(wàn)噸級(jí)油船、散貨船、超巴拿馬大型集裝箱船和其它大型海上工程建筑物的塢修工程，也可用于大型船舶的對(duì)接、改建和制造，是我國(guó)目前最大的浮船塢，被稱(chēng)為亞洲最大的“水上修船車(chē)間”。

1 浮船塢概況

目前，該浮船塢已經(jīng)在大連建造完成，并且投入使用。它的設(shè)計(jì)和建造成功，不但進(jìn)一步完善了我國(guó)船舶工業(yè)修造超大型油船及好望角型散貨船等大型船舶的配套功能,而且將產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具有重大的社會(huì)效益。

本塢塢體為由連續(xù)的底部浮箱和2道連續(xù)的塢墻全焊接組成的整體式浮船塢。浮箱橫向被1道水密中縱縱艙壁和2道水密旁縱艙壁一分為四。縱向被首、尾端壁及8道水密橫艙壁分割為6個(gè)壓載水艙和3條橫向通道，即共計(jì)24個(gè)壓載水艙。浮箱左右舷壓載水艙伸至安全甲板，參見(jiàn)圖1。

圖1 浮船塢浮箱平面圖及塢墻側(cè)視圖

本塢塢體結(jié)構(gòu)主要采用普通船用結(jié)構(gòu)鋼，在船中區(qū)域，塢墻頂部的內(nèi)外塢墻板以及頂甲板的局部范圍內(nèi)采用高強(qiáng)度AH32鋼。本塢采用混合骨架形式。為使塢體具有較好的橫向強(qiáng)度，浮箱甲板和塢底板均采用橫骨架形式。同時(shí)為滿足縱向強(qiáng)度要求，浮箱內(nèi)的縱艙壁、內(nèi)外塢墻、頂甲板、安全甲板以及塢墻下對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)的塢底板均采用縱骨架形式。浮箱內(nèi)每隔2.5 m設(shè)橫向強(qiáng)框架和非水密支撐橫艙壁，并在塢墻內(nèi)相應(yīng)的位置處設(shè)置橫向強(qiáng)框和橫向艙壁，參見(jiàn)圖2。

本塢塢體結(jié)構(gòu)按中國(guó)船級(jí)社 （CCS）《浮船塢入級(jí)與建造規(guī)范》以及《鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，并參照英國(guó)勞氏船級(jí)社（LR）的有關(guān)規(guī)定。

圖2 浮船塢典型橫剖面圖

面對(duì)如此“超大型”的浮船塢，按照現(xiàn)行的規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否依然能保證塢體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，也就是現(xiàn)行規(guī)范的適用性，是設(shè)計(jì)者所關(guān)心的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí)，如何在超大型浮船塢的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分、快速且有效的利用有限元計(jì)算方法，也是值得探討和研究的。為此，我們?cè)谝?guī)范設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)“30萬(wàn)噸級(jí)浮船塢”進(jìn)行了全面剖析，完成了全塢的有限元計(jì)算、局部模型的細(xì)化分析以及塢體局部結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算等一系列計(jì)算和分析。

2 全塢有限元計(jì)算

全塢的有限元計(jì)算應(yīng)用挪威船級(jí)社 （DNV）的SESAM軟件，共分為兩大部份：

1）全塢整體的粗網(wǎng)格計(jì)算分析；

2）在整體計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行局部的細(xì)化分析。

參照CCS規(guī)范，有限元計(jì)算模型（包括粗網(wǎng)格和細(xì)網(wǎng)格）的許用應(yīng)力值可取為：相當(dāng)應(yīng)力［σe］＝190/K MPa；（K 為材料系數(shù)）剪切應(yīng)力［τ］＝100/K MPa。 （K 為材料系數(shù)）

2.1 全塢整體的粗網(wǎng)格計(jì)算模型

整體的粗網(wǎng)格有限元模型包括了塢體的主要構(gòu)件，采用板梁組合單元。其中浮箱甲板、塢底板、內(nèi)外塢墻板和縱橫向艙壁板等均模擬為8節(jié)點(diǎn)“帶筋板單元”；浮箱和塢墻內(nèi)的所有縱向和橫向強(qiáng)框均模擬為3節(jié)點(diǎn)梁?jiǎn)卧?。整個(gè)粗網(wǎng)格有限元模型共有節(jié)點(diǎn)47494個(gè)、梁?jiǎn)卧?20158個(gè)及“帶筋板單元”17064個(gè)。

“帶筋板單元”是板單元的一種，能夠較好的反映帶筋板雙向異性的力學(xué)特征，參見(jiàn)圖3。特別是由于采用了“帶筋板單元”，有限元的單元網(wǎng)格可以按照強(qiáng)框的間距來(lái)進(jìn)行尺度劃分，從而大大簡(jiǎn)化了計(jì)算模型，如圖4所示。

2.2 全塢整體的粗網(wǎng)格計(jì)算工況和計(jì)算載荷

圖3 帶筋板單元

圖4 有限元整體模型（采用帶筋板單元）

參照《浮船塢入級(jí)與建造規(guī)范》，以設(shè)計(jì)中認(rèn)為的最危險(xiǎn)作業(yè)載荷條件為計(jì)算工況，即浮船塢的吃水與中龍骨墩高度正好齊平、被載船抬出水面時(shí)的狀態(tài)，并且左右塢墻上的起重機(jī)均位于塢中區(qū)域。

計(jì)算載荷主要包括：

1）塢體自重；

2）舷外水壓力（包括甲板上水壓力）；

3）艙內(nèi)壓載水；

4）浮箱甲板上的被載船重量；

5）塢墻上起重機(jī)重量，左右舷各一個(gè)，且均位于塢中區(qū)域。

上述計(jì)算分析中，參照《浮船塢入級(jí)與建造規(guī)范》將被載船重量假設(shè)為矩形加拋物線的分布形式，其中被載船重量的2/3模擬為矩形、1/3模擬為拋物線分布。由于本塢的舉升能力超過(guò)了40000 t，因此被載船重量分布長(zhǎng)度參照英國(guó)勞氏船級(jí)社《浮船塢規(guī)范》取為浮箱長(zhǎng)度的 90.4%，即 289.28 m，被載船的重量以線載荷的形式施加于中縱艙壁上，如圖5所示。

圖5 被載船重量分布

2.3 全塢整體的粗網(wǎng)格有限元計(jì)算結(jié)果和分析

計(jì)算結(jié)果表明本塢在最危險(xiǎn)工況下的垂向變形約為塢長(zhǎng)2.0‰，如圖6所示，計(jì)算結(jié)果可參見(jiàn)表1。

圖6 全塢變形

表1 全塢粗網(wǎng)格有限元計(jì)算結(jié)果

圖7 全塢縱向彎曲應(yīng)力

圖8 塢底板橫向應(yīng)力

圖9 塢底板縱向應(yīng)力

通過(guò)初步的全塢有限元計(jì)算，可以大致了解塢體結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的應(yīng)力水平和應(yīng)力分布（如圖7～圖9所示）。塢墻頂部，頂甲板以及塢底板承受較大的縱向彎曲應(yīng)力，其中頂甲板高強(qiáng)度鋼區(qū)域的最大縱向彎曲應(yīng)力為－168.7 MPa，普通鋼區(qū)域最大值為－99.8 MPa，塢底板的縱向彎曲應(yīng)力最大值達(dá)到了135.4 MPa。塢底板除了縱向彎曲應(yīng)力較高以外，橫向彎曲應(yīng)力也非常顯著，最大值達(dá)到了172.8 MPa，由此可見(jiàn)對(duì)于超大型浮船塢，塢底板的總橫強(qiáng)度問(wèn)題比總縱強(qiáng)度更為突出，說(shuō)明將其設(shè)計(jì)成橫骨架式也是合理的。相比于塢底板，浮箱甲板的縱向和橫向彎曲應(yīng)力次之，分別為40.5 MPa和146.2 MPa。橫艙壁板的橫向彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力的最大值分別為-32.7MPa和-77.2MPa。

中縱艙壁上的縱向彎曲應(yīng)力并不大，但剪應(yīng)力較高，高剪力區(qū)域通常在中縱艙壁與橫向艙壁相交處。中縱艙壁的剪應(yīng)力最大值為-86.4 MPa，位于被載船重量分布的首尾兩端點(diǎn)，即垂向載荷發(fā)生突變的位置。

另外在結(jié)構(gòu)不連續(xù)的地方，如塢墻上橫向走道開(kāi)孔附近的剪應(yīng)力也較高。

由上述分析可知，全塢主要結(jié)構(gòu)的應(yīng)力都滿足規(guī)范的要求，塢體梁的總縱強(qiáng)度和總橫強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求。但是全塢有限元模型由于單元網(wǎng)格較粗，上述計(jì)算結(jié)果只能反映全塢結(jié)構(gòu)總體或宏觀上的一個(gè)平均應(yīng)力水平和應(yīng)力分布情況。若要獲得比較精確的應(yīng)力和變形結(jié)果及其分布情況，單元網(wǎng)格必須進(jìn)一步細(xì)化。為此筆者在全塢有限元計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)必要的局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行單元網(wǎng)格細(xì)化和進(jìn)一步分析。

2.4 局部細(xì)化模型的計(jì)算和分析

由于在上述計(jì)算工況下，塢中的彎矩最大，故選取塢中部220號(hào)～280號(hào)肋位之間的一段典型塢體結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)網(wǎng)格建模和計(jì)算分析。在該模型中，塢底板、浮箱甲板板、縱橫向艙壁板、內(nèi)外塢墻板以及肋板、強(qiáng)橫梁、強(qiáng)肋骨、縱桁、龍骨的腹板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件均模擬為4節(jié)點(diǎn)或3節(jié)點(diǎn)板單元，而普通肋骨、橫梁、縱骨以及桁材結(jié)構(gòu)的面板等均模擬為2節(jié)點(diǎn)梁?jiǎn)卧?。該?xì)化分析的有限元網(wǎng)格按照肋距和縱骨間距的尺度劃分。細(xì)化模型如圖10所示。細(xì)化的局部有限元模型共有節(jié)點(diǎn)52330個(gè)，梁?jiǎn)卧?3955個(gè)，板單元55660個(gè)。

圖10 局部細(xì)化模型

本計(jì)算采用了SESAM軟件中的一個(gè)專(zhuān)門(mén)的子模型計(jì)算模塊SUBMOD。該模塊可以將整體模型的計(jì)算結(jié)果自動(dòng)加載到子模型的邊界上，作為子模型計(jì)算時(shí)的邊界條件。

細(xì)化模型的計(jì)算結(jié)果如表2所示 （參見(jiàn)圖11～圖13所示）：

表2 局部細(xì)化模型的有限元計(jì)算結(jié)果

圖11 細(xì)化模型的變形

圖12 局部細(xì)化模型橫艙壁橫向彎曲應(yīng)力

圖13 局部細(xì)化模型中縱艙壁剪應(yīng)力

從表2中可知：塢長(zhǎng)0.4L范圍內(nèi)頂甲板均使用高強(qiáng)度鋼，其縱向彎曲應(yīng)力最大值為－176.1MPa；浮箱甲板縱向彎曲應(yīng)力和橫向彎曲應(yīng)力的最大值分別為65.5MPa和－176.1MPa； 塢底板縱向彎曲應(yīng)力和橫向彎曲應(yīng)力的最大值分別為 144.4 MPa和180.8 MPa；橫艙壁板的橫向彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力的最大值分別為－146.4MPa和 82.8MPa；中縱艙壁板的剪應(yīng)力最大值為－99.3MPa，出現(xiàn)在中縱艙壁和橫艙壁相交的地方。

比較細(xì)化模型的應(yīng)力結(jié)果與全塢有限元模型（即粗網(wǎng)格模型）的計(jì)算結(jié)果可以看出，細(xì)化模型的應(yīng)力結(jié)果較高。除了橫艙壁板的橫向彎曲應(yīng)力以外，兩者的應(yīng)力水平大致相當(dāng)。究其原因，是因?yàn)樵谌珘]有限元模型中橫艙壁的網(wǎng)格單元較粗，從而導(dǎo)致不能真實(shí)地反映出結(jié)構(gòu)中的局部高應(yīng)力。

由此可見(jiàn)，需要采用細(xì)化模型才能更加清晰、準(zhǔn)確地獲得塢體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)。

3 塢體局部強(qiáng)度的有限元計(jì)算和分析

在浮船塢的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其局部強(qiáng)度是一個(gè)重要的組成部分。對(duì)于超大型浮船塢，外形尺寸增加的同時(shí)，一些局部結(jié)構(gòu)所受到的載荷也相應(yīng)的增大。這些局部結(jié)構(gòu)所受到的載荷十分復(fù)雜，其中有的是因?yàn)閴]帶設(shè)備的載荷引起的，如起重機(jī)、錨泊設(shè)備、移塢絞車(chē)、絞纜車(chē)、天橋等；有的則是因?yàn)檫M(jìn)塢船所引起的，如邊撐機(jī)、尾部防撞裝置等；還有的是由于放置在浮箱甲板上的設(shè)備或活動(dòng)在浮箱甲板上的某些機(jī)動(dòng)設(shè)備引起的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)上述區(qū)域的結(jié)構(gòu)局部加強(qiáng)，必要時(shí)應(yīng)通過(guò)有限元計(jì)算來(lái)校核局部強(qiáng)度。

3.1 首尾浮箱平臺(tái)及車(chē)輛甲板的局部強(qiáng)度計(jì)算

本塢的浮箱首尾設(shè)有平臺(tái)，如圖1塢墻側(cè)視圖所示。首尾浮箱平臺(tái)供塢修作業(yè)使用，平臺(tái)不提供浮力。平臺(tái)本身是一懸臂結(jié)構(gòu)，且承受著各種復(fù)雜的設(shè)備載荷。尾部平臺(tái)工作時(shí)放置有螺旋槳 （約100 t）、舵葉（約 200 t）、尾軸（約 40 t），首部平臺(tái)工作時(shí)則放置有2只錨（單重33 t）和2條錨鏈（單重223 t），且上述設(shè)備的放置位置并不固定。同時(shí)首尾平臺(tái)也將承受工作于其甲板上的汽車(chē)式起重機(jī)以及引橋的負(fù)荷。

圖14 首部平臺(tái)變形圖

圖15 尾部平臺(tái)變形圖

該部分的計(jì)算分為兩個(gè)部分：

1）參照規(guī)范對(duì)首尾浮箱平臺(tái)的甲板按照車(chē)輛甲板的要求來(lái)校核；

2）采用有限元方法對(duì)首尾平臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部強(qiáng)度的校核。

有限元計(jì)算模型中包括了浮箱平臺(tái)區(qū)域的主要構(gòu)件，如浮箱甲板結(jié)構(gòu)、桁材結(jié)構(gòu)、艙壁結(jié)構(gòu)等。其中的甲板板、艙壁板、桁材腹板等主要構(gòu)件以及次要構(gòu)件中的甲板橫梁腹板均模擬為4節(jié)點(diǎn)或3節(jié)點(diǎn)板單元，其他次要構(gòu)件如艙壁扶強(qiáng)材、桁材面板、舷側(cè)縱骨、支柱等均模擬為2節(jié)點(diǎn)梁?jiǎn)卧?/p>

根據(jù)設(shè)備與平臺(tái)接觸面積和形狀的不同，各種載荷分別以線載荷或集中載荷的方式加載，并考慮可能出現(xiàn)的各種最危險(xiǎn)情況。

從計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，螺旋槳放置區(qū)域的平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平較高。若僅僅由平臺(tái)甲板普通橫梁來(lái)承擔(dān)螺旋槳的重量，甲板普通橫梁的剪切應(yīng)力值超出許用剪應(yīng)力（95 MPa）7.32%。故在尾平臺(tái)放置螺旋槳時(shí)，螺旋槳下的墊木必須放置在強(qiáng)構(gòu)件處，并盡可能使其受力均勻。同樣，在首平臺(tái)放置錨鏈時(shí)，應(yīng)盡可能使錨鏈均勻平鋪放置在甲板上。

3.2 起重機(jī)下塢墻的局部強(qiáng)度計(jì)算

左右塢墻上的兩臺(tái)起重機(jī)（每臺(tái)約500 t）是塢墻上的主要局部載荷。起重機(jī)能沿縱向在整個(gè)塢墻上行駛，其重量以輪壓的形式作用在頂甲板的起重機(jī)軌道上，如圖16所示。塢墻結(jié)構(gòu)在塢長(zhǎng)0.4L范圍內(nèi)受到總縱彎矩和起重機(jī)重量的聯(lián)合作用；塢墻兩端雖然總縱彎矩逐漸減小，但塢墻本身的結(jié)構(gòu)也逐漸減弱，因此起重機(jī)的載荷仍然不可忽視。

根據(jù)起重機(jī)的行走范圍，以及塢墻結(jié)構(gòu)的首尾對(duì)稱(chēng)性，該計(jì)算模型為：從安全甲板到頂甲板的半個(gè)塢長(zhǎng)范圍內(nèi)的塢墻頂部結(jié)構(gòu)。計(jì)算采用局部強(qiáng)度與總縱強(qiáng)度相疊加的計(jì)算方法。

圖16 起重機(jī)行走車(chē)輪示意圖

計(jì)算表明：僅在起重機(jī)載荷作用下，頂部塢墻結(jié)構(gòu)的最大縱向應(yīng)力、垂向應(yīng)力以及剪切應(yīng)力分別為：-28.16 MPa、-63.96 MPa和-40.72 MPa。 最大應(yīng)力位于在外塢墻板上，均發(fā)生在起重機(jī)行走在塢墻的首尾端時(shí)，如圖17所示。由于塢墻中部區(qū)域的總縱彎曲應(yīng)力很高，因此在疊加了總縱彎曲應(yīng)力后，外塢墻板縱向應(yīng)力最大值為-175.8 MPa，頂甲板縱向應(yīng)力最大值為-173.8 MPa，均發(fā)生在塢中部0.4L范圍內(nèi)的高強(qiáng)度鋼區(qū)域。

3.3 錨泊設(shè)備區(qū)域塢體結(jié)構(gòu)的局部強(qiáng)度計(jì)算

本塢配置有20套錨系泊設(shè)備用以泊碇，其中橫向系泊16套，縱向系泊4套，如圖18和圖19所示。

錨泊區(qū)域的塢體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算載荷參照相關(guān)規(guī)范取為錨鏈的破斷負(fù)荷，并按照錨鏈分布的不同位置分別建模進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估，計(jì)算模型參見(jiàn)圖20和圖21。

圖17 尾部塢墻變形圖

圖18 錨系泊設(shè)備布置平面圖

圖19 錨系泊設(shè)備布置橫剖面圖

圖20 橫向錨泊加強(qiáng)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

圖21 縱向錨泊加強(qiáng)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

計(jì)算結(jié)果表明，高應(yīng)力主要發(fā)生在錨鏈出口處的錨鏈筒周邊區(qū)域，其應(yīng)力水平參見(jiàn)表3。

表3 錨泊周邊塢體結(jié)構(gòu)單元應(yīng)力匯總表

4 屈曲強(qiáng)度校核

上述全塢結(jié)構(gòu)的整體和局部有限元計(jì)算和分析過(guò)程中，對(duì)于承受較大壓應(yīng)力和剪應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，必須按照規(guī)范對(duì)其進(jìn)行屈曲強(qiáng)度的校核。例如，塢中部區(qū)域的頂甲板受到較大的縱向壓應(yīng)力；塢中部區(qū)域的塢墻則受到較大的剪應(yīng)力和縱向、垂向壓應(yīng)力的聯(lián)合作用；浮箱內(nèi)的中縱艙壁受到較高的剪應(yīng)力；靠近中墩的浮箱甲板受到較大的橫向壓應(yīng)力。以上這些區(qū)域的板格和構(gòu)件都應(yīng)進(jìn)行屈曲強(qiáng)度的校核，設(shè)計(jì)者應(yīng)給予足夠的重視。由于篇幅限制本文不做贅述。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)“30萬(wàn)噸級(jí)浮船塢”的一系列整體和局部的有限元計(jì)算和分析，可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1）有限元計(jì)算表明，現(xiàn)行的浮船塢設(shè)計(jì)規(guī)范（包括將要實(shí)行的中國(guó)船級(jí)社 《浮船塢入級(jí)規(guī)范》2009）仍然適用于30萬(wàn)噸級(jí)的超大型浮船塢，能夠確保其總縱強(qiáng)度和總橫強(qiáng)度。今后在設(shè)計(jì)相同級(jí)別的浮船塢時(shí)，按照現(xiàn)行浮船塢規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。筆者建議在規(guī)范設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，局部高應(yīng)力區(qū)域的構(gòu)件尺寸可適當(dāng)留取余量，同時(shí)應(yīng)注意浮船塢的整體剛度問(wèn)題。

2）隨著船舶尺度的增大，超大型浮船塢的舉升能力將不斷提高，因此規(guī)范的適用性仍然會(huì)是設(shè)計(jì)者需要持續(xù)關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。今后在初次設(shè)計(jì)具有更大舉升能力的浮船塢時(shí)，筆者認(rèn)為應(yīng)首先滿足規(guī)范中關(guān)于浮船塢總縱強(qiáng)度和總橫強(qiáng)度的要求。然后，在規(guī)范設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)浮船塢進(jìn)行有限元建模、計(jì)算和分析，有限元計(jì)算可采取先粗后細(xì)的分析方法，省時(shí)省力。

3）有限元計(jì)算能夠更直觀的獲得結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形以及其詳細(xì)的分布情況。采用帶筋板單元，建立單元較粗的全塢模型，不僅能獲得全塢結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布和大致的應(yīng)力水平，而且能有效的簡(jiǎn)化計(jì)算模型，從而節(jié)約大量建模和計(jì)算時(shí)間，縮短設(shè)計(jì)周期，非常適用于超大型浮船塢的設(shè)計(jì)初期階段。

4）對(duì)于超大型浮船塢，細(xì)化分析、局部強(qiáng)度計(jì)算分析是對(duì)全塢簡(jiǎn)化建模有限元計(jì)算的必要補(bǔ)充，在整體分析的基礎(chǔ)上，能更詳細(xì)地了解局部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，從而進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)本文所述的有限元計(jì)算結(jié)果可知，細(xì)化模型中的高應(yīng)力區(qū)主要集中在浮箱的橫艙壁和中縱艙壁，故細(xì)化模型的范圍可適當(dāng)減小一些，可去掉浮箱甲板以上的塢墻只保留浮箱部分。

5）利用有限元方法，易于尋找出結(jié)構(gòu)中高應(yīng)力區(qū)域，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù)，從而減輕塢體結(jié)構(gòu)重量，實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)效益。這一點(diǎn)對(duì)于結(jié)構(gòu)材料占造價(jià)比例較高的浮船塢，尤其是超大型浮船塢來(lái)說(shuō)無(wú)疑顯得非常重要。

總之，超大型浮船塢的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程，需要考慮諸如總強(qiáng)度、局部強(qiáng)度、塢體剛度、構(gòu)件穩(wěn)定性、建造工藝性以及塢體鋼料重量等多方面的因素，最終在滿足強(qiáng)度要求與具有較好的經(jīng)濟(jì)性之間找到一個(gè)理想的平衡點(diǎn)。本文所做的一些工作即利用有限元方法來(lái)幫助尋找這個(gè)理想的平衡點(diǎn)，希望對(duì)今后超大型浮船塢的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有所幫助。

［1］中國(guó)船級(jí)社.浮船塢入級(jí)與建造規(guī)范［M］.北京：人民交通出版社，1978.

［2］中國(guó)船級(jí)社.鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范［M］.北京：人民交通出版社，2006.

［3］中國(guó)船級(jí)社.浮船塢入級(jí)規(guī)范［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［4］LIoyd’s Register.Rules and Regulations for the Construction and Classification of Floating Docks［M］.July 2003.