[发明专利]组合荷载作用下长条形基座螺栓群受力分布的确定方法

说明书

一种组合荷载作用下长条形基座螺栓群受力分布的确定方法，基于连续梁理论，将外载荷分解为拉力(力方向垂直于长条平面)、横向弯矩(转动轴平行于长条方向)与纵向弯矩(转动轴垂直于长条方向)，将长条形设备基座分解成若干条连续梁，将螺栓视作梁的支座，根据力矩平衡与力的平衡，通过螺栓到转动轴的距离与螺栓到组合荷载作用区域(MPC)边界的距离，计算每一条梁在每一分力作用下分配系数ksubgt;aj/subgt;和各个螺栓的受力。本发明可用以确定组合荷载作用下长条形基座上螺栓的受力。

技术领域

本发明涉及船舶、钢结构设计领域，基于连续梁理论，涉及长条形基座在组合荷载作用下螺栓群受力分布的确定方法。

背景技术

长条形基座是船舶、海洋工程设备常用的基座结构形式，主要为船舶和海洋工程上各种设备提供支撑，这些设备安装于公共的条形基座之上，再通过螺栓群与船上基座连接，荷载集中在部分区域。与设备相比，长条形基座刚度较小，其在荷载作用下变形复杂，如何确定螺栓群的受力是一件困难的工作。因此确定长条形基座在组合荷载作用下的螺栓受力的分析对结构的安全，设备的正常使用都具有较大的意义。现有的基座(如锚机基座)螺栓群在在组合荷载作用下的受力分析主要使用弹性分析法，通常假设螺栓连接板为刚性，螺栓为弹性。然而，该假设与长条形基座的实际情况不相符，长条形基座刚度较小，尺寸较大，将其看作为刚体明显不合适，所得结果与实际工程的实际受力有较大出入。

发明内容

为了克服已有长条形基座螺栓群受力确定方式的准确性较差的不足,本发明提供了一种准确性较好的组合荷载作用下长条形基座螺栓群受力分布的确定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种组合荷载作用下长条形基座螺栓群受力分布的确定方法，包括以下步骤：

步骤S1，将设备视为刚体，根据所安装设备基座的位置与形式确定组合荷载在长条形基座上的直接作用区域，所述直接作用区域为有限元的MPC的范围；

步骤S2，确定在组合荷载作用下主要承载螺栓的数目，并对选定螺栓沿纵向进行编号；

步骤S3，确定螺栓到形心所在纵轴的纵向距离l_i与到纵向弯矩加载区(有限元的MPC)边界的纵向距离x_i；

步骤S4，将外载荷分解为拉力、横向弯矩与纵向弯矩，对长条形基座沿横向分为不相关的若干条连续梁，根据梁的当量数目，分别确定拉力、横向弯矩与纵向弯矩在每一条梁上的分力；

步骤S5，根据弯矩平衡与力的平衡，计算分配系数；

步骤S6，按公式分别计算每个螺栓在拉力、横向弯矩与纵向弯矩的受力；

步骤S7，合成每个螺栓在拉力、横向弯矩与纵向弯矩作用下的受力；

步骤S8，合成每个螺栓在多个外力作用下的受力。

进一步，所述步骤S1中，将设备视为刚体，设备基座的外轮廓视为载荷的直接作用区域，也就是有限元MPC的作用范围，转动轴垂直与长条形基座的纵轴(长条方向)，位于设备外轮廓线所形成区域的形心，或根据设备实际受力确定位置。

再进一步，所述步骤S2中，将螺栓视为支座，两个螺栓之间的基座梁视为连续梁的一跨，荷载作用区域为第一跨，区域外左右依次为第二跨、第三跨，根据连续梁理论，在第三跨结构内力较小可忽略不记，因此参与计算的螺栓取荷载区域内部螺栓和区域外往外扩的两颗。

更进一步，所述步骤S3中，确定螺栓到形心所在纵轴的纵向距离l_i与到纵向弯矩加载区(有限元的MPC)边界的纵向距离x_i。