（船舶设计）典型船舶的结构设计特点.pdf

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1、第 ! 篇 典型船舶的结构设计特点 第 ! 章“油“船 #$ !$ !“结构布置 #$ !$ !$ !“ %）甲板强横梁由位于纵中剖面处纵舱壁或组合的甲板纵桁（不设置中心纵舱壁情况）支撑。为使运 输成品油的货油舱内具有光滑的边界，便于清舱，有时将甲板的构件（甲板纵骨、强横梁和甲板纵桁）设 在甲板上面； 4）可以设也可以不设纵骨架式的中心纵舱壁； 3）油密横舱壁可以采用槽形或平面的结构。但在选择槽形结构时，往往是在其上下两端设置如本手 册第 ! 篇第 3 章 !# 3# 0# ! 所述的壁凳结构。平面舱壁是由垂直扶强材和水平桁组成。 苏伊士型油船的尺度较大，为减轻船体重量，增加载重量，所以采用一

2、定数量的高强度钢材料，其重 量约占船体结构重量的 0%?A B?CD EFGD HIJ E?ID，缩写为 BEE） BEE 的载重量为 !(% 远洋海域遮蔽水域短航程 !“!#!“!#!“!# 油船0%$“ +%#“ $# -, 2“# , *(5# , 2.$# ,# -, 2.%# -,5# , 2.$# ,5# , 2.$# , 其他-7“ -? 5.$:) 其他元素-6$/() 屈服极限 !(# $ -AA ?$ /% /% /$(9 /(9 /$(9 强度极限 !“ -A ?$ /14/ /14+ /:$( /:$( /1:( 伸长率 B/1(/1(/1(/1(/$ 硬度 C./4%

3、./4%./4%./4%./4“ 硬度 CD.,(.,(.,(.,(.44 硬度 CE.$(.$(E$(.$(.$( 关于不锈钢复合钢板，船级社的规范要求对两种金属之间粘合程度进行检查，在 :(AA 见方的范围 内，未粘合的面积应小于 :(AA$，检查方法是用无损探伤。 :# 阿维斯塔（FEG75F）公司研制一种型号为“$(:”的不锈钢，含有铁素体和奥氏体双重结晶组 织，其铁素体的含量约在 “(B =:(B之间，称为双相钢。这种钢具有很好的防腐性能，但费用略贵。这种 钢材的主要特性如下： /）强度高，在温度 $(H时强度极限为 94(- AA$； $）热膨胀低，约 /1 I/( ?9 H，比奥

4、氏体有更高的导热性约 /1J A# H =/4J A# H； “）具有较高的抗腐蚀性，抵抗氯化物腐蚀尤为突出。耐均匀腐蚀，腐蚀率小于 (# /AA 年；耐点蚀、 耐缝隙腐蚀，腐蚀率小于 (# 1AA 年；耐晶间腐蚀，腐蚀率小于 (# :$AA 年；除此以外，还耐硫化物应力 腐蚀和抗腐蚀裂纹能力，耐腐蚀疲劳、耐剥蚀； 1）有良好的可焊性能，不需预热即可焊接，可采用大部分的不锈钢焊接技术，在焊接的热影响区， 含有足够的奥氏体，可避免产生局部腐蚀；在 “(H =/(H温度范围内，会出现金属相沉淀物，恶化钢 的韧性、延伸性和抗腐蚀性。特别是在温度 %(H =,%:H之间可能出现 ! 相，在温度 “:(

5、H =:$:H之间可 能发生 1%:H脆化现象。 :）材料的主要化学成分和机械性能，见表 “# $# $# 4 和表 “# $# $# ,。 :“ 表 !“ #“ #“ $“#%)22 3# #%-/%-$%-.% 5“ ?): 规范中也列出了对双相钢的要求，如表 !“ #“ #“ -% 所示。 表 !“ #“ #“ -%?): 双相钢性能 化学成分0 6（最大值） 牌号*+AB()*+,) C)!-$%!%“ %!-“ %#“ %“ %!%“ %#- D#!4“ 规范规定，在化学品船中，其材料换算系数 “ 按下式来确定： “ ) $“0 !$.# 0 （“# $# $# 0） 式中% !%.

6、# 0 在工作温度下的最小屈服极限或残余变形为 .# 08 时屈服极限 （4 99$） 。 在 :; 规范中对于 “!/: 不锈钢材料的 “ 总是一个大于 ! 的数字。 “# $# $# 2% 船体的配载和总纵强度的分析 由于化学品货物的密度差别很大，密度最小的如 $ - 甲基戊烷，为 .# / ?-96*2-*1 ,5*5 -( A6/B，缩写为“%0 规则” ） ，规定了液化气体船有 C 种货物围护系 统：整体液货舱；薄膜液货舱；半薄膜液货舱；独立液货舱（又分为 D 型独立舱、A 型独立舱和 0 型独立 舱） ；内部绝热液货舱（又分为 $ 型液货舱和 E 型液货舱） 。其中独立液货舱和薄膜

7、液货舱是最常用的。通 常液化气体船装运的液货（除独立液货舱外）设计蒸气压力 !F，一般不应超过 F# FEC?（聚 氯乙烯）楔块和胶合板凸块组成，有木块支撑在船体内部构件上。支撑主屏壁的绝热物也可由泡沫塑料和 悬挂式玻璃纤维布或铝片次屏壁代替，外层胶合板与船体内壳之间垫有玻璃纤维或聚氨脂泡沫的绝热物， 其连接型式如图 %“ %“ +“ 所示。 图 %“ %“ +“ %: 122456789 薄膜液货舱图 %“ %“ +“ : 123456789 薄膜连接型式 图 %“ %“ +“ ): 半薄膜液货舱图 %“ %“ +“ “ ;“ $“ 型独立舱，? 型独立舱和 型独立舱。 ;“ ;“ $“ :

8、 独立液货舱结构 $“ 型独立舱 型独立舱主要是平板结构。其设计主要应用公认标准的船体结构分析程序（公认标准指主管机关承 认的船级社所制定的标准） 。用全冷冻方式装运低于 #$%“ ;“ $“ A 所示。典型的液货舱结构如图 ;“ ;“ $“ $% 所示。 “ ? 型独立舱 ? 型独立舱为平板结构或者为球罐式。其设计时应用模型试验、精确分析手段和分析方法来确定应力 大小、疲劳寿命和裂纹扩展特性。 $）平板结构 ? 型独立舱与 型独立舱一样，适用于全冷冻方式装运沸点为低于 #$%“ ;“ $“ $ 所示。 ;!; 图 !“ !“ #“ $% （%） 氨8 丁烯# %） 3$“ 7140（$“ $

9、“ 0“ 0） 式中? “ 绝对蒸气压力（%B 30 丁烯1“ $*#2#0$!“ 14010“ $4 9C8B 30 丁烯4“ 742+024!“ 7!0*!“ ! 异丁烯1“ 0*!*1+#+!“ $701!“ 224 氯4“ 2$#7!7+2“ #1+0*4“ #* 乙烯4“ 1*1+4+7+“ !0+“ ! 丙烷4“ 7021$7#$“ 0!0*7“ ! 丙烯4“ 7#24!17+“ !0*1“ ! 氯乙烯4“ 724*277#“ !400$“ #+7 混合石油气蒸气压力户可按下式近似计算： “ 6 ) ,的船舶运动， 适用于超过 6）规定最大许用 薄膜应力应取下列较小者：!“- #

10、或 !$- %。式中及 !“，!$的定义同 +,! 规则，#，% 值见表 )# )# (# “。 表 )# )# (# )#，% 值选用表（+,! 规则） 镍钢和碳锰钢奥氏体钢铝合金 #)# %“ %(# (- （()$ $ ） ? 4 规则未对双联圆筒形液货舱的纵中舱壁作特别规定，实际上双联圆筒形液货舱的纵中舱壁主要是 一个受拉构件，在舱壁与液货舱外壳之间的上、下连接处，承受着由液货舱壳板所引起的薄膜应力。已经 确定纵向舱壁薄膜应力不能大于液货舱壳板的薄膜应力，遵循这一条件，4“ ?*） “-（!“ !“ #“ )$） (. 或 9:%8( !“ 静水弯曲许用应力!在强力甲板处和船底处应小于

11、 #$（%(） ，见 /“ 8“ 8“ 8； , 一个货舱舱口盖上所有集装箱的总重量（7） 。 式（/“ 8“ -“ ,）较适合中、小型集装箱船，对大型船偏大。 (）舱口盖限位器及支承块处的支持结构强度计算：中、大型集装箱船，首先由于开口较宽，舱口盖 多为纵向放置。舱口围板四周的面板上布置了数量很多的支承块，以承受舱口盖传递来的集中力（垂向、 横向和纵向）及摩擦引起的水平力。其次，为限制舱口盖的纵、横向的移动，在一个货舱范围内需设置前 后、左右限位器，其所在部位的支持结构承受较大的垂向、纵向或横向的集中载荷。在舱口盖设计时，应 对上述载荷进行计算。为合理确定这些支持结构的尺寸，可应用经典的力学

12、理论，按照所提供力的性质进 行简要的计算，并将其应力控制在下列范围内： 最大弯曲应力 !“,#1（% $,。 舱壁局部净厚度，按下式确定： *=$ ! !“#$ %“# “$ &$ ! ! “ （($ $ )$ “*） 式中+ “# 槽体腹板宽度或平面部分宽度，取大者（,） ； $ 每列板下缘处的合成压力（-./ ,)） 。 在所有情况中，最下列板净厚度均应由合成压力确定，合成压力作用点应为下壁凳面板处，或无壁凳 时为内底板处，或有泻流板或角撑板时为泻流板顶部处。 对组合型的槽体，当其腹板和平面部分厚度不相同时，其较窄板的净厚度（,）应不小于： !%!“#$ % “$ &$ ! ! “ （($

13、 $ )$ “0） 式中+ “% 较窄板的宽度（,） 。 其较宽板的净厚度不小于下面两式的大值（,） ： !#!“#$ %“# “$ &$ ! ! “ （($ $ )$ “1） !#! #&“)#“$ &$ !“ 2 !) ! %& （($ $ )$ “%） 式中+ !%&“实际窄板的净厚度，且不大于 “#$ %“# “$ &$ ! ! “ 。以上式中 $，“#见式（($ $ )$ “*） 。 ($ 双层底结构 3456 要求，船长 等于 “&, 或以上的单壳体散货船，当其装载货物的密度为 “$ &7/ ,(或以上时，除 了按本章 ($ $ )$ “ 要求，对进水状态的总纵强度计算外，还应对其

14、货舱进水时的双层底允许载荷能力进行 校核。此时，每个货舱的装载量应不超过进水状态下的允许装载量。不管在什么情况下，进水状态下的允 许装载量，应大于完整状态下的货舱设计装载量。计算时必须采用下述给出的载荷和双层底的剪切能力。 “）载荷+ 作用在货舱双层底上的载荷，是外部海水压力、货物载荷和货舱进水载荷的合成载荷。应 按装载手册中的装载工况选取最严重的合成载荷。这些装载工况应包括均匀装载状态、非均匀装载状态和 包装货装载状态（如钢产品） 。在计算允许装载量时，对每一种装载状态应按装运的最大散货密度考虑。 内底的进水的水柱高度 ()（,）是指船在正浮时从内底量到进水的平衡水线所在位置的垂直距离。*)

15、 应从基线量起，如图 ($ $ )$ “ 所示，其值由表 ($ $ )$ 查得。()是从内底板开始量取的。 表 ($ $ )$ 89的值（,） + + + + + + + + + + 双层底位置 类型 第 “ 货舱其他部位 一般情况+&$ %+ +# :&7，并具有 , 型干舷的散货船&$ %+&$ %+ )）双层底的剪切能力+ 双层底的剪切能力由下述构件每一端的剪切强度的总和确定： 与两底边舱相毗邻的所有肋板，与每一个壁凳或横舱壁相毗邻的两块肋板取其小于一半的强度。 与两个壁凳或横舱壁相毗邻的所有双层底桁材。 两端货舱的桁材或肋板消失，而不直接与边界壁凳或底边舱的桁材相连接时，其强度仅对一端

16、进行 校核。 须注意，这里所指的肋板和桁材，是以底边舱和壁凳或者横舱壁为边界的货舱肋板和桁材。底边舱的 边桁材及壁凳下面或横舱壁下的肋板都不包括在内。 当双层底的结构形式或结构布置与上述不相同时，可按各船级社的剪力标准计算。 在计算剪切强度时，肋板和桁材采用净厚度 !%-!，如下式： )%( !“#! ! “#$ %（&$ %$ #$ #） 式中( ! 肋板或桁材的厚度（)） 。 &）肋板剪切强度( 与底边舱相毗邻的肋板板格的剪力 $%*（+,） ，以及最外档（即最接近底边舱这一 档）有开孔的肋板板格（见图 &$ %$ #$ &）的剪力 $%#（+,） ，按下式计算： $%*!* “& % !

17、 “* （&$ %$ #$ #*） $%#!* “& % ! “# （&$ %$ #$ #） 式中( &% 与底边舱相毗邻的肋板板格的剖面积（)#） ： &% 最外档开孔肋板板格的剖面积（)#） ； ! 许用剪应力（,- )#） ，取#( ! & 和*.# $ . ( ( ! () “#! $ /的小值，对于接近壁凳或横舱壁的肋板取前者； ( 被考虑板格处的扶强材间距（)） ； “*!*$ *； “#!*$ #，作适当加强后，可取 *$ *。 0）桁材剪切强度与壁凳或横舱壁相毗邻桁材的剪力 $)*，以及最靠近壁凳或横舱壁这一档的有最大开 孔桁材（见图 &$ %$ #$ #）的剪切强度 $)#，

18、按下式计算： $)*!* “& ) ! “* （&$ %$ #$ #&） $)#!* “& ) ! “# （&$ %$ #$ #0） 式中( &) 与壁凳或横舱壁相毗邻桁材的最小剖面积（)#） ； &) 靠近壁凳或横舱壁的有最大开孔的桁材板格的净剖面积（)#） ； “*!*$ *； “#!*$ *%，作适当加强后，可取 *$ *。 %）允许装载量( 货舱的允许装载量 *（!）为： * ! $+ , - （&$ %$ #$ #%） 式中( - !*$ * 对一般情况； - !*$ % 对钢制品； $+ 货物密度（1- )&） ； , 在 *水平面时货物占据的体积（)&） ；*由式（&$ %$ #

19、$ #.）确定。 *! . $+) （&$ %$ #$ #.） 式中( . 取式（&$ %$ #$ #.）中 .*和 .#的较小值。 .*! / 2 $)（0 “ %） * 2 $ $+ （1#23“*） .#! / 2 $)（0 “ %1#3 ） （&$ %$ #$ #3） 式中( 0 货舱浸水程序，按式（&$ %$ #$ #/）确定； % 进水压头（)） ； 1#23 货物渗透率，即货物内部空隙与货物占据的体积之比，不必取大于 $ &，对于钢制品应取等 于零。 / 取式（&$ %$ #$ #4）中 /*和 /#的小者。 0 ! 4%“$ *5（&$ %$ #$ #/） &4& !“ “#

20、$%&# !#“ “ $ %& （$% &% #% #） 式中( “# 双层底的剪力（)*） ，对每块肋板剪力按 “(! 和 “(#的小者考虑，对每根桁材的剪力按 “)!和 “)#的小者考虑； “ 双层底的剪力（)*） ，对每块肋板剪力按 “(!考虑，对每根桁材剪力按 “)!和 “)#的小者考虑 $%&#和 $%&见式（$% &% #% $+）和式（$% &% #% $!） $%&#“ ) * + “!,+&%&+ （$% &% #% $+） $%&“ ) * + “!,+（&%& , ,-）（$% &% #% $!） 式中( * 壁凳之间或横舱壁之间的肋板数量； ,+ 第 + 块肋板的间距（

21、-） ； &.&+“ &%&, ,-，当肋板的剪切强度由 “(!确定时； &%&+“ &%&#，当肋板的剪切强度由 “(#确定时； &%& 底边舱之间的双层底宽度（-） ，见图 $% &% #% $； &%&# 所考虑的两个开孔间的距离（-） ，见图 $% &% #% $； ,- 靠近底边舱的双层底纵骨的间距（-） 。 .% 直接计算 散货船（或矿砂船）除按上述方法确定构件尺寸以外，一些船级社规定，还必须用直接计算法进行结 构强度分析。其计算方法见第 # 篇和船级社的直接计算指导性文件。 图 $% &% #% #( 肋板位置 ( 图 $% &% #% $( 肋板两开孔距离 .$ 第 ! 章“滚

22、 装 船 #$ !$ %“结构布置 #$ !$ %$ %“ 结构特点 滚装船的货物装卸方式是借助于轮子滚上滚下的水平装卸替代了起重机械的垂直装卸。所以滚装船船 体结构的主要特点如下： %）滚装船的各层车辆甲板主要承受车轮的轮载、集装箱箱脚载荷及特重件或特大件货物的局部分布 载荷。 &）滚装船载运货物时，在甲板某一强横梁处出现较大的集中载荷，而相邻强横梁的载荷较小或无载 荷，这一集中载荷往往通过甲板纵桁来分担。甲板纵桁和强横梁构成的板架结构是滚装船承受载荷的主要 构件。 #）甲板强横粱与纵桁的尺寸，常受到甲板间净高的限制，为了减少强横梁及纵桁的跨距，减少甲板 板架的变形通常在货舱内设置 % 排

23、& 排支柱，传递来自各层车辆甲板的集中载荷，所以，支柱上、下端 支点附近的甲板构件出现较高的剪力。 (）滚装船首部水线以下型线瘦削，船首的上部有较大的外飘，尾尖舱底部平坦，因此，滚装船首、 尾结构承受着较大的波浪冲击载荷。 )）在货舱区域需要车辆通过以及存放车辆，因此货舱区域内必需畅通，无障碍结构，尽量不设或少 设横舱壁。若设置个别的横舱壁，应开有较大的无门槛的门孔，这样横向强度大大削弱。此外，该船型在 横倾状态下，横向水压产生较大的横向弯矩，所以货舱区域结构设计时应特别注意。 !）在首、尾部或两舷设有行驶车辆所需的开口，配置水密门及与码头联接的跳板。在滚装船设计中， 外开式门的紧固装置及其关

24、闭装置，应考虑由货物松散所引起的偶然力；内开式门的紧固装置及其关闭装 置，需计及舷外海水压力。因此，水密门的周围结构及其支持构件，尚应考虑由紧固装置传递来的外部力 或内部力。 *）滚装船也有设置悬挂的汽车甲板，它主要是由舷侧结构、舱壁以及支柱或悬吊装置支承。作为汽 车甲板的支柱除了承受多层甲板传递来的载荷，同时要考虑其受拉情况时的拉伸力。 +）船尾平坦，尾部甲板上设有很重的跳板，容易引起船尾和机舱区域局部振动。 #$ !$ %$ &“ 滚装船结构设计要点 滚装船的船体是有多层甲板和双层底的结构，也有在下甲板下设置左右边舱。为保证船体的横向强 度，应设置局部横舱壁或由强肋骨和强横梁组成的横向强肋

25、框。骨架形式可以根据剖面模数要求、局部强 度、车辆装载情况、轮印尺寸以及减轻结构重量等方面综合权衡后进行选取。 %$ 货舱剖面形状 滚装船的车辆甲板层数视其运载量而定。一艘载重量大于 %),- 的船，二层永久性甲板是最普通的， 较大的滚装船经常设有三层永久性甲板。在永久性甲板之间可以设升降甲板，如附录 & 图 &% 所示。 根据滚装船的布置特点，船体总纵强度主要呈中拱状态居多，最大中拱静水弯矩比标准的静水弯矩可 高出 (,.或更多，因此滚装船甲板、底部和舷侧等结构均采用纵骨架式。 大型滚装船典型货舱剖面经常设计成双壳或部分双壳结构（下部设边舱） ，双壳结构除了增加一定的 )/# 横向强度外，还

26、可以适当布置风管通道。 甲板强横梁、舷侧强肋骨和底部肋板构成了滚装船货舱的主要横向强肋框结构。由于甲板强横梁受货 舱甲板间净高要求的限制，舷侧强肋骨受货舱最大宽度限制，所以，合理选择横向强肋框的间距，是保证 该船型具有足够的横向强度十分关键的问题。 !“ 船体结构重量的控制 影响滚装船船体结构重量的主要因素如下： #）货舱区域船体板架结构； !）轮载对板、加强筋的局部强度要求； $）高应力区域高强度钢材料的使用； %）装卸设备的局部加强。 根据车辆装载情况和总纵强度要求，合理选择纵骨、桁材间距，可优化货舱甲板、舷侧和底部板架结 构，以减轻船体重量。 为了确保货舱区具有最大的无障碍的甲板间净高，

27、货舱区域甲板构件很难达到优化。为了使甲板构件 的应力合理分布，采用较大的面板、增加甲板纵桁和强横梁的腹板厚度是必不可少的。 滚装船设有特殊的滚装设备，如船与码头之间的连接跳板，各层甲板之间的斜坡道和升降机等，它们 的重量较大，特别是设置尾跳板的船型，常在尾部放置重型的车辆或特别重的货物，所以为了避免尾纵 倾，需要在首尖舱压载，使尾部跳板能处于合适的工作位置。此外，滚装船航速高，方形系数小，水线下 的首、尾型线瘦削，浮力大部分集中在船舯。而机舱与上层建筑也集中在尾部，所以滚装船的最大静水弯 矩往往是中拱状态，因此，除了对跳板、斜坡道和升降机的支持结构需仔细考虑外，为满足总纵强度的要 求，减少静水

28、中拱弯矩，提高应用高强度钢材料的比例，对减轻船体结构的重量是适宜的。 $“ &“ #“ $ 总纵强度 #“ 波浪弯矩 波浪弯矩与一般货船计算方法相同，见第 ! 篇 !“ $“ %“ #。 !“ 静水弯矩 设计初期，船舯的静水弯矩 !“（()*）除按第 ! 篇 !“ $“ $“ ! 要求，作近似估算外，也可采用下列近 似公式： !“+%“ ,（#$“%$“- (%&. !$）（$“ &“ #“ #） 式中 #$“ 空船重量（/） ； %$“ 空船重量的相当力臂，取 0“ !112（*） ； !$ 货物载荷或压载（包括燃油等）对船舯的力矩和（/*） ； ( 排水量（/） ； %& 浮力的相当力臂（

29、*） ； %&+0“ !$ （$ +#00*） ； %&+0“ #3$ （$ +!00*） ； 其他船长的 %&可通过线性插值求得，在压载工况下 %&可减少 #04。 对滚装船来说，中垂静水弯矩可取规范最小剖面模数的 104。 $“ 舯剖面模数 根据滚装船具有多层纵向连续甲板的结构特点，在计算船舯剖面模数时应计及所有纵向连续构件（悬 挂的汽车甲板除外） ，剖面模数应计算到最上层连续甲板。对于在船舯部具有较长的上层建筑，应考虑上 层建筑参与船体总纵弯曲的问题，见本手册第 ! 篇 !“ #0“ ! 要求。 为满足总纵强度要求，船舯甲板剖面模数至少应高于规范要求的最小剖面模数 %04。 %“ 改善总

30、纵强度的措施 为了改善总纵强度，可采用下列措施： &,$ !）进行合理的配载，尽量减少首、尾尖舱的压载水； “）合理布置首、尾部及机舱结构，适当减轻这些区域的船体重量； #）对高应力区域的纵向构件，尽量采用高强度钢； $）在不减少载重量的情况下，适当增加纵向构件的尺寸，从而提高船舯剖面模数； #% &% !% $ 局部强度 !% 横向局部强度 !）由于滚装船在货舱区域通常没有横舱壁，横向强度主要靠横向强框架来支持。当船舶发生横倾时， 由于左右舷的舷外水压力不对称，将产生较大的横向弯矩。靠近舭部附近的区域属高应力区域，故通常在 舭部附近做成双壳以增加抗弯刚度和抗剪刚度。 为了保证船体的横向强度，

31、在设计初期应对货舱区域横向强框架进行二维或三维有限元强度分析。应 注意横向强肋框的剖面模数一般要比规范要求的大，高达一倍以上。 “）滚装船的货舱区通风要求也比较高，而且通风管外形尺寸都比较大，一般远远大于强肋骨的腹板 高度。因此通风管壁结构常被视为抗歪斜的重要构件，其构件尺寸可通过直接计算法，并结合疲劳强度加 以确定。 为了抵抗船体歪斜，通风管壁一般都设计得比较厚，管壁自身结构的防振、降噪及抵抗失稳的能力都 很强。通风管壁的局部载荷较小，因此通风管内的扶强材尺寸也较小，一般可选用扁钢，两端削斜。 #）各层甲板承受来自货物的局部分布载荷、轮载等，甲板强横梁和纵桁除了满足规范的基本要求外， 尚应对

32、甲板板架进行二维有限元强度分析。 $）若在货舱区域设置支柱，则载荷还通过支柱传递到内底板，此时，尚应对底部肋板、纵桁构成的 底部板架进行二维有限元强度分析。在支柱支点附近的肋板、纵桁，由于剪力较大，故需要适当加强。 “% 其他结构的局部强度 除了上述滚装船的横向局部强度以外，尚应注意下述有关问题： !）当船体产生中拱时，底部纵向构件承受弯曲压应力较大，故应注意此类构件的稳定性。滚装船一 般很少发生中垂，所以，甲板构件的稳定性通常可按规范要求静水弯矩的 ()*考虑。 “）对于不计入总纵强度中的悬挂的汽车甲板，可以允许局部失稳。 #）船壳板（包括甲板板）作为底部肋板和纵桁、舷侧横向强框架、甲板强横

33、梁和纵桁的带板，同样 应注意校核其稳定性。 图 #% &% !% ! 风管围壁与车辆甲板相交处平面图 $）尾部底部平坦，波浪冲击载荷较大，尾尖 舱内肋板、纵桁及其舱壁应有足够的抗剪面积，以 传递冲击载荷至舷侧和尾尖舱舱壁。 (）根据滚装船首部水线以下型线瘦削的特点， 要考虑首尖舱纵桁、强肋骨有一定的抗剪面积，以 确保球鼻首的承压能力。 &）尾尖舱内构件及舱壁等板格应适当加强， 滚装船的尾尖舱内结构，类似大型船舶一样，宜做 成蜂窝式结构，对改善尾部振动极有好处。 #% &% !% ( 疲劳强度 滚装船高应力区域的结构，疲劳强度也是需要 特别考虑的问题。 !）当船舶发生横倾时，在靠近舭部附近的舷

34、侧强框架，除了要考虑其横向强度外，尚需要对该 +,# 区域横向构件进行疲劳强度校核。 !）由于风管围壁在抵抗船体歪斜时，主要承受横向交变载荷，其疲劳问题亦比较突出。因此，风管 围壁在与车辆甲板相交处时应穿过甲板保持连续。但甲板应在通风管内有一定的过渡，如图 “# $# %# % 所示。 “）对于大型滚装船来说，常在货舱区域设支柱，支柱承受来自各层甲板的货物载荷，支柱肘板及支 柱下的双层底结构处于高应力区域，必要时应对这类局部结构进行疲劳分析。 “# $# !&车辆甲板强度 “# $# !# %& 车辆载荷 车辆甲板主要用于装载车辆或通过车辆装卸货物，甲板及支持结构应根据实际承受的最大载荷设计，

35、 通常是根据车辆的载重、轮距、轴距、轮印尺寸和轮胎的类型等参数加以确定。甲板和加强筋所承受的设 计载荷（() *!）为： ! + “ #,$%（-# .% /,# 0$&） （“# $# !# %） 式中& “ 最大轮轴载荷（1） ； #, 轮组载荷面积数（*!） ； $，% 载荷面积尺寸（*） ，见图 “# $# !# %； $& 合成的垂向加速度（*) 2!） ，见式（“# $# !# !） 。 $&+ $ !“ & & & & & （停泊） -# .%&$, () & & & （航行 ） （“# $# !# !） 式中& & 系数，尾垂线后取 %# “，距尾垂线 ,# “* 与 ,# $

36、* 之间取 ,# 3，首垂线前取 %# 0，其余区域可线 性插值。 $, 加速度系数，见第 ! 篇第 %! 章表 !# %!# $# %。 对于双轮组、三轮组情况，如果每个轮印的间距 + 小于轮印宽 %，则载荷面积可按一组轮子计算，如 图 “# $# !# % 所示。 “# $# !# !& 车辆甲板的强度 车辆甲板除了满足一般货物甲板要求外，尚需按轮载进行校核，甲板厚度应不小于按下式计算值。 , + 33# 4$- ! ./0 1! ! / ,2（“# $# !# “） 式中& $ 系数，为 ,# .0 5%# ,，按式（“# $# !# 4）确定； - 系数，按式（“# $# !# 0）确

37、定； . 取 % 或 / 中小者； % 沿骨材方向板格的长度； / 骨材间距（*） ； 0 设计压力（() *!） ； 1 系数，按式（“# $# !# $）确定； ! 许用应力，见式（“# $# !# 3） ，或按表 “# $# !# % 确定； $+%# % 6,# !0/3 4（“# $# !# 4） 式中& 4 骨材的跨距（*） ； .-“ 图 !“ #“ $“ %& 轮印尺寸及载荷面积 ! 骨材间距（） 。 “#(%“ ! ) *“ $ $ ! () +%“ , $ （!“ #“ $“ -） 式中& $ 载荷面积沿骨材方向的尺寸； ! 骨材间距。 对 $%“ .*!，“#取最大值 %

38、“ /； % ( !, & () ! $ )*“ 0 & ! +#“ - & & & & & & & ! “%“ / %!“ -0& ! 1%“ / （!“ #“ $“ #） 对其余 & ! 值，% 可线性插值；另外，% 也可查图 !“ #“ $“ $ 而得。 ! ! ! 表 “# $# %# &许用应力! 加强形式状态! () *% 纵向加强航行%+,! -$,（! * !%） 纵向加强停泊“! -%,（! * !%） 横向加强航行&+.! -&“.（! * !%） 横向加强停泊%+.! -+.（! * !%） 注：!% 应力系数，!%/ !%“。 !%“ 船体梁中和轴以上部位的应力系数，

39、!%“/ .# 0（#$- #%） %& 图 “# $# %# %! 系数 ( / )* +（板） ；( / ,* -（加强筋） 。 ! / “%,! 航行状态 “0,! 停泊状态 （“# $# %# 0） 对船舯 ,# 1. 范围的上甲板， !按表 “# $# %# & 计算，但无需超出式（“# $# %# 0）的最大值；对于在船 舯,# 1. 和距首、尾垂线,# &. 之间上甲板， !可线性插值；对于甲板间甲板， !可以通过上甲板和中 和轴最大值线性插值求得，见式（“# $# %# 0） 。 如轮印尺寸和轮胎压力没有给定，可假定轮胎压力为 /,/ +,( )%，! / “0,( )%，-*

40、 +$%# . （不考虑腐蚀） ，承受各种轮载的甲板厚度要求可按图 “# $# %# “ 2 图 “# $# %# $ 求得。 “# $# %# “! 普通骨材强度 承受轮载的甲板纵骨或横梁剖面模数 %（3)“）应不小于按下式计算值。 % / &,01-2“/%0 ! （“# $# %# +） 式中! ! ! ! ! 01 系数，按式（“# $# %# 4）确定； 2 取 ) 或 + 中小者； “ 取 - 或 , 中小者； ,1 ! 系数，按式（!“ #“ $“ %&）确定； !，“，#，$，% 同式（!“ #“ $“ !） ； & 同式（!“ #“ $“ ） ； ( 腐蚀系数。 图 !“ #

41、“ $“ !( 承受轮载的甲板厚度（单个轮子） ( 图 !“ #“ $“ )( 承受轮载的甲板厚度 （双轮，轴向平行于加强筋） 图 !“ #“ $“ ( 承受轮载的甲板厚度 （双轮，轴向垂直于加强筋） ( ( 图 !“ #“ $“ #( 承受轮载的甲板厚度（三轮） %&) !“! “# “$ %&# $ # $ ( ( ( ( ( &# ) * # $ *“# & “# “$ %&# $ # () $ # $ “# & * # $ *+# , “# & # $ *&# )# # $ -+# , （+# )# # .） % ! & () ( %,# / ( 0)# $ ( ( ( ( ( ( (

42、 “# & 1/ () ( () ( %)# + ( 0“&# . “# “2“# $ “ ( $ +# $ （+# )# # “&） 其余 % 值可按线性插值求得。另外 % 值也可查图 +# )# # 求得。 式中( & 系数，桁材作为加强筋的刚性支持取 +1，其他情况取 .。 ! ! “)&) 航行状态 “1&) 停泊状态 （+# )# # “） 表 +# )# # 甲板纵骨许用弯曲应力 状态许用应力值! 3 455 % 航行$) %“+$) *+% * *+ 停泊$) %1$) *+% * *+ 注：*+ 从甲板到船体梁中和轴的垂直距离（5） ； * 从甲板到考虑点的垂直距离（5） ；

43、在船舯 &# , 以外和距首、尾垂线 &# “, 之间，! 可线性插值； )见表 +# )# # “ 对于船舯 &# , 范围内上甲板纵骨， !按表 +# )# # 计算，但不要超出式（+# )# # “）最大值。 对于甲板间甲板纵骨，! 可按上甲板和中和轴最大值线性插值求得。 +# )# # ,( 桁材 车辆甲板的桁材的轮载 -（643 5）为： - ! ./（.# 1“ 0&# $0）（+# )# # “） 式中( ./ 轮组或单轮载荷（7） ； 0 合成的垂向加速度（53 8）按式（+# )# # ）确定。 对于简单桁材的剖面模数 1（95+） ，可按下式计算： 1 !)# $2 # %

44、) （+# )# # “+） 桁材端部腹板面积（扣除切口）3（95）应不小于： 3 !&# &)2#- ) （+# )# # “,） 跨距中点腹板面积不应小于 &# $3（95） 。 &, 式中! ! 设计压力按式（“# $# %# &%）计算（() *%） ； “ 桁材跨距（*） ； # 桁材支持面积宽度（*） ； ! $ + &%! （端部刚性固定） ； &,! （端部自由支持 ） 。 对于复杂桁材系统或载荷不均匀分布，桁材尺寸应采用直接计算法进行应力分析。 桁材剖面惯性距 %（-*.） ，应不小于： % + &(“（“# $# %# &/） 式中! & 系数，低碳钢为 &# &，铝合金为

45、 “# 0； 剖面模数（-*“） ； “ 桁材跨距（*） 。 “# $# %# /! 强度衡准 &）车辆甲板按板格局部强度进行校核，强度计算的载荷应采用轮印载荷，同时要进行板格的稳定性 分析。 %）车辆甲板纵骨同样可按轮印载荷校核其局部强度，并需要考虑其稳定性。 “）车辆甲板桁材应根据装卸或贮存车辆最严重的状态特殊考虑，必要时应进行二维或三维分析。 许用止应力! ! +&$0(! ! ! ! ! （() *%） 许用剪应力! “ +&00(（() *%） 桁材面板临界压缩应力不小于： !&+ !) 0# ,1 （“# $# %# &$） 式中! !) 实际计算的压应力（() * %） 。 “#

46、 $# “!首、中和尾门设计 “# $# “# &! 门的功能 滚装船的首、尾设有专用的首门和尾门。首门有两类：一类是边铰式首门与其后部的跳板共同组成首 部通道设备，见图“# $# “# &；另一类是首罩式首门，该门兼作跳板，放下后直接搁置在滩头或码头上，收起 后与船首贴紧。大型滚装船常采用向上翻起的首罩式首门，如图“# $# “# % 所示。尾门则多为跳板兼作大门。 图 “# $# “# &! 边铰式首门 ! ! ! ! ! ! ! ! 图 “# $# “# %! 百罩式百门 “0. 也有在舷侧外板上设置专用的关闭设备 中门，它仅位于载重水线以上。 !“ #“ !“ $% 门的受力 &“ 首

47、门 &）外部设计压力 首门的外部设计压力，主要来自波浪的冲击载荷。它应取下述设计海水压力或设计冲击压力的大者。 ）设计海水压力 !“($“ )*!#$（+“ $ ,+“ &*-.“） （+“ /%01.# ,+“ #&+“ *） $ （!“ #“ !“ &） 式中% & 船长（2） ，但不大于 $+2； % ! ( &% % % % 无限航区 +“ 3沿海水域 +“ * 遮蔽水域 % #$( +“ +&$*&% % % & 43+2 & &$ 3+2 % “ 外飘角，考虑点处外板和垂直线之间的外飘夹角，如图 !“ #“ !“ ! 所示； # 考虑点处水线与纵剖线之间的夹角，如图 !“ #“ !“ ! 所示； % 航速。 5）设计冲击压力 首部外飘区设计冲击压力可见第 $ 篇第 * 章 $“ *“ $“ $ 中式（$“ *“ $“ 6）确定。 $）内部设计压力 内部设计压力应不小于 !($*789 2$。 !）对于首门的固定及支持装置