【技术实现步骤摘要】
本申请涉及浮式栈桥领域，尤其是一种计及多荷载联合作用的浮式栈桥水弹性响应分析方法。
技术介绍
1、浮式栈桥在沿海滩涂开发、远海岛礁建设和应急救援等方面发挥着重要作用，为大型机械运输、物资补给和人员通行提供了一种快捷高效的交通通道。浮式栈桥通常由多个桥节连接而成，根据实际使用需求可建造不同长度的浮式栈桥。
2、在浮式栈桥设计和应用过程中，需要计算浮式栈桥在载荷作用下的水弹性响应，从而对浮式栈桥桥节间连接系统和桥节局部强度进行评估。目前主要是对浮式栈桥在波浪作用下进行水弹性力学分析以得到其水弹性响应，这已经是比较成熟的技术。但实际上，浮式栈桥在工作中不仅要承受波浪载荷，还要承受浮式栈桥上通行车辆的影响，因此现有仅考虑波浪荷载的分析方法导致浮式栈桥水弹性响应分析的准确性和精度较低。
技术实现思路
1、本申请针对上述问题及技术需求，提出了一种计及多荷载联合作用的浮式栈桥水弹性响应分析方法，本申请的技术方案如下：
2、一种计及多荷载联合作用的浮式栈桥水弹性响应分析方法，该浮式栈桥水弹性响应分析方法包括：
3、根据浮式栈桥的结构参数构建得到浮式栈桥的有限元模型进行模态分析，确定浮式栈桥的弹性模态信息；
4、对于浮式栈桥上的每辆通载车辆，根据通载车辆的车辆类型确定通载车辆的各个轮轴的轴载，结合通载车辆在任意t时刻的重心位置以及浮式栈桥的弹性模态信息，计算得到通载车辆在t时刻在弹性模态下对所在桥节的车辆载荷；综合得到浮式栈桥在t时刻在弹性模态下受到的
5、根据浮式栈桥的弹性模态信息计算浮式栈桥在t时刻受到的总波浪载荷f(t)；
6、将浮式栈桥在t时刻受到的总波浪载荷f(t)以及总车辆载荷fve(t)代入考虑移动荷载和波浪荷载联合作用的浮式栈桥三维时域水弹性运动方程得到浮式栈桥在t时刻的水弹性响应分析结果；
7、其中，广义结构质量矩阵[a]是浮式栈桥的结构质量阵与t时刻浮式栈桥上所有通载车辆的质量之和；[α∞]是无穷大频率时的广义附加质量矩阵，[b]是广义结构阻尼矩阵，k(t-τ)是延迟函数，q(t)是浮式栈桥在t时刻的主坐标响应。
8、其进一步的技术方案为，计算得到每辆通载车辆在t时刻在弹性模态下对所在桥节的车辆载荷包括：
9、根据通载车辆的车辆类型确定通载车辆的轮轴分布结构，根据通载车辆在任意t时刻的重心位置结合通载车辆的轮轴分布结构确定通载车辆的各个轮轴在t时刻的实时位置；
10、根据通载车辆的各个轮轴在t时刻的实时位置确定轮轴两端连接的车轮的位置作为通载车辆在t时刻与浮式栈桥的接触位置；
11、根据通载车辆的各个轮轴的轴载以及各个轮轴在t时刻的实时位置，计算通载车辆在t时刻在刚体自由度下对所在桥节的车辆荷载；
12、根据通载车辆在t时刻在刚体自由度下对所在桥节的车辆荷载，以及浮式栈桥在t时刻与通载车辆的接触位置处的弹性模态信息，得到通载车辆在t时刻在弹性模态下对浮式栈桥的桥节的车辆载荷。
13、其进一步的技术方案为，计算通载车辆在t时刻在刚体自由度下对所在桥节的车辆荷载包括：
14、根据通载车辆的各个轮轴在t时刻的实时位置确定轮轴的轮轴中心位置沿着桥节的长度方向与所在桥节重心的纵向距离以及沿着桥节的宽度方向与所在桥节的中纵线的横向距离；
15、根据通载车辆的各个轮轴的轴载，以及各个轮轴在t时刻与所在桥节重心的纵向距离和横向距离计算得到通载车辆在t时刻在刚体自由度下对所在桥节的车辆载荷包括沿着竖直方向的竖向载荷、沿着桥节的长度方向的纵向力矩以及沿着桥节的宽度方向的横向力矩。
16、其进一步的技术方案为，通载车辆在t时刻在刚体自由度下对所在桥节沿着竖直方向的竖向载荷为
17、通载车辆在t时刻在刚体自由度下对所在桥节沿着桥节的长度方向的纵向力矩为
18、通载车辆在t时刻在刚体自由度下对所在桥节沿着桥节的宽度方向的横向力矩为
19、其中，mi是通载车辆的任意第i个轮轴的轴载，g是重力加速度，n是通载车辆位于所在桥节上的轮轴的总数，li(t)是第i个轮轴在t时刻与所在桥节重心的纵向距离，dvi(t)是第i个轮轴在t时刻与所在桥节重心的横向距离。
20、其进一步的技术方案为，根据浮式栈桥的弹性模态信息计算浮式栈桥在t时刻受到的总波浪载荷f(t)包括：
21、根据浮式栈桥所在海域在t时刻的波浪参数结合浮式栈桥的结构参数确定浮式栈桥在t时刻的瞬时湿表面sb(t)；
22、根据浮式栈桥在t时刻的瞬时湿表面sb(t)计算浮式栈桥在t时刻的非线性广义入射波浪力fi(t)和非线性广义静水恢复力fr(t)；
23、计算得到浮式栈桥在t时刻受到的总波浪载荷{f(t)}＝{fi(t)}+{fd(t)}+{fr(t)}+{g(t)}；其中，fd(t)是浮式栈桥在t时刻受到的广义绕射波浪力，g(t)是浮式栈桥在t时刻的广义重力。
24、其进一步的技术方案为，浮式栈桥在t时刻在浮式栈桥的第r阶模态下的非线性广义入射波浪力其中，ρ是浮式栈桥所在海域的流体密度，n是浮式栈桥在t时刻的瞬时湿表面sb(t)的方向向量，φ0是入射波速度势，ur是浮式栈桥的第r阶模态的振型。
25、其进一步的技术方案为，浮式栈桥在t时刻在浮式栈桥的第r阶模态下的非线性广义静水恢复力其中，ρ是浮式栈桥所在海域的流体密度，g是重力加速度，n是浮式栈桥在t时刻的瞬时湿表面sb(t)的方向向量，ur是浮式栈桥的第r阶模态的振型，wk是浮式栈桥在第k阶模态下的竖向位移分量，m是浮式栈桥的弹性模态总数。
26、其进一步的技术方案为，在建立浮式栈桥的有限元模型时，以等效梁-弹簧单元建立浮式栈桥的桥节之间的连接件，模态分析得到的浮式栈桥的弹性模态信息包括各弹性模态下的节点位移、节点应力、关键剖面载荷和连接器载荷。
27、其进一步的技术方案为，得到浮式栈桥在t时刻的水弹性响应分析结果包括：
28、求解浮式栈桥三维时域水弹性运动方程得到浮式栈桥的各个模态的主坐标响应q(t)，通过各个模态的主坐标响应q(t)和浮式栈桥的弹性模态信息计算得到浮式栈桥在t时刻的水弹性响应分析结果包括浮式栈桥的运动响应、关键剖面载荷和连接器载荷。
29、本申请的有益技术效果是：
30、本申请公开了一种计及多荷载联合作用的浮式栈桥水弹性响应分析方法，该方法根据浮式栈桥上通载车辆的轴载和实时位置，计算浮式栈桥在不同时刻受到的车辆荷载，结合浮式栈桥所受波浪载荷，使用三维时域水弹性运动方程进行响应分析，该方法可以考虑车辆荷载和波浪荷载联合作用，更能准确预报浮式栈桥在作业期间包括运动响应、剖面载荷和连接器载荷在内的水弹性响应分析结果，响应分析的准确度和精度都较高。
31、该方法通过考虑瞬时湿表面变化能够更准确的表征浮式栈桥所受波浪载本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计及多荷载联合作用的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，所述浮式栈桥水弹性响应分析方法包括：
2.根据权利要求1所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，计算得到每辆通载车辆在t时刻在弹性模态下对所在桥节的车辆载荷包括：
3.根据权利要求2所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，所述计算所述通载车辆在t时刻在刚体自由度下对所在桥节的车辆荷载包括：
4.根据权利要求3所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，根据所述浮式栈桥的弹性模态信息计算所述浮式栈桥在t时刻受到的总波浪载荷F(t)包括：
6.根据权利要求5所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，所述浮式栈桥在t时刻在所述浮式栈桥的第r阶模态下的非线性广义入射波浪力其中，ρ是所述浮式栈桥所在海域的流体密度，n是所述浮式栈桥在t时刻的瞬时湿表面Sb(t)的方向向量，φ0是入射波速度势，ur是所述浮式栈桥的第r阶模态的振型。
7.根据权利要求5所述的浮式栈桥水弹性响
8.根据权利要求1所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，在建立浮式栈桥的有限元模型时，以等效梁-弹簧单元建立浮式栈桥的桥节之间的连接件，模态分析得到的所述浮式栈桥的弹性模态信息包括各弹性模态下的节点位移、节点应力、关键剖面载荷和连接器载荷。
9.根据权利要求8所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，得到所述浮式栈桥在t时刻的水弹性响应分析结果包括：
...【技术特征摘要】
1.一种计及多荷载联合作用的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，所述浮式栈桥水弹性响应分析方法包括：
2.根据权利要求1所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，计算得到每辆通载车辆在t时刻在弹性模态下对所在桥节的车辆载荷包括：
3.根据权利要求2所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，所述计算所述通载车辆在t时刻在刚体自由度下对所在桥节的车辆荷载包括：
4.根据权利要求3所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，根据所述浮式栈桥的弹性模态信息计算所述浮式栈桥在t时刻受到的总波浪载荷f(t)包括：
6.根据权利要求5所述的浮式栈桥水弹性响应分析方法，其特征在于，所述浮式栈桥在t时刻在所述浮式栈桥的第r阶模态下的非线性广义入射波浪力其中，ρ是所述浮式栈桥所在海域的流体密度，n是所述浮式栈桥在t时刻的瞬时湿...
【专利技术属性】
技术研发人员：苗玉基，倪歆韵，田超，王思雨，屈毫拓，陆晔，丁军，许心愿，徐嘉，
申请(专利权)人：深海技术科学太湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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