强横梁(web beam)是船舶结构中甲板结构的重要组成构件。在横骨架式甲板结构中,强横梁设置在
甲板纵桁上,与舱口端均为焊接丁字梁。在纵骨架式甲板结构中,强横梁主要用于放置甲板纵骨。
简介
强横梁是甲板结构的组成构件之一,除此之外,甲板结构由甲板板、横梁、舱口端梁、
甲板纵桁、
甲板纵骨、舱口围板及舷边立柱等构件组成,分横骨架式和纵骨架式两种。
在横骨架式甲板结构中(图1),横梁与肋骨在同一肋骨剖面内,由
球扁钢和
不等边角钢制成,横梁与肋骨用梁肘连接。在甲板开口处,横梁中断于舱口纵桁处,并与之可靠连接。甲板纵桁由焊接丁字梁制成,在横舱壁处间断,并用肘板或加大尺寸与横舱壁牢固连接。甲板纵桁的腹板上开孔供横梁贯通,强横梁和舱口端均为焊接丁字梁,舱口端梁设在舱口横向围板的位置,其下方有时设置支柱。
在纵骨架式甲板结构中(图2),数量较多的甲板纵骨为球扁钢或不等边角钢,沿船长方向设置,连续通过强横梁腹板上的开口,间断于横舱壁处,并用肘板与之连接。纵骨是纵向强力构件,直接承受纵弯时的拉力和压力。同时,纵骨支持甲板板,承受甲板上货物、设备的重量及甲板上浪时的水压力。每隔几档肋距设置强横梁,并用梁肘板连接于肋骨。在无强横梁的肋骨上端,设舷侧加强肘板。
甲板强横梁开孔问题分析
问题描述
问题1:某分段上的强横梁,因铺设管道的要求,需要在甲板强横梁上开孔(图3上),现场测量该强横梁腹板高度是250mm,管道开孔直径180mm #hZ`r5GvTj ,其开口边缘到面板的距离只有10mm。
问题2:某分段上的强横梁,其肘板趾端部位有大的电缆开孔(图3下),现场测量该开孔长为280mm,高为150mm。
规范的要求
以上的问题,参照中国船级社《钢质海船入级规范》(2006)第2分册2.8.7.8的要求:当将电缆和管系穿过甲板强横梁腹板时,在
腹板上的开孔高度应不超过腹板高度的25%,开孔的宽度应不超过甲板纵骨间距的60%或强横梁腹板的高度(为其较大者),否则应予以补偿。开孔的边缘至强横梁面板的距离应不小于强横梁腹板高度的40%;开孔的边缘应光滑并具有良好的圆角。不应将开孔密集地布置在相邻的纵骨间距内,离强横梁肘板趾端200mm范围内的强横梁腹板上不应有任何开孔。
显然,根据规范,以上两处的问题均不满足规范的要求。
问题的处理
当电缆孔或管道在强横梁腹板上的开孔超过其腹板高度的25%,宽度超过甲板纵骨间距的60%或强横梁腹板的高度(为其较大者)时,强横梁的剖面模数已经发生了变化,与原有计算值不相符,因此必须对这类开孔进行强度补强。根据现场的实际施工情况及工艺的简易可行性,开孔处的强度补偿方法可参考下列两种方法中的任一种进行强度补强。
方法一:在开孔处设置补强框圈,如图4。
补强框圈的尺寸要求:
H×δ≥B×δ1,δ≥δ1
式中:H——补强框圈的高度;δ——补强框圈的厚度;B——开孔的宽度;δ1——开孔处船体构件厚度
方法二:
在开孔处设置补强复板,如图5。
补强复板的尺寸要求:
(b1+ b2) ×δ≥B×δ1,δ≥δ1
式中:b1、b2——补强复板在开孔处的主要受力方向两侧的宽度(一般尽可能使b1= b2);δ——补强复板的厚度;δ1——开孔处船体构件厚度;B——开孔的宽度;
补强框圈或补强复板的截面积应等于或大于被开孔构件的截面积。另外,在选取补强材料的时候应注意,其强度应不低于被开孔的构件的材料强度。
参照上述两种补强方法,我们回到问题1,由于开孔和强横梁面板的距离过近(规范要求应不小于腹板高度的40%),因此,除了按照上述要求应对开孔处补强(按照相应的尺寸要求设置补强套管或者补强腹板)外,还应在开孔处附近增加强横梁腹板的高度,然后在增加的腹板上焊接面板,以使得开孔和面板的距离达到40%腹板高度的要求。
对于问题2,由于强横梁
肘板趾端200mm范围内是应力集中区域,在此区域内的开孔会造成强横梁末端的强度不够,若船舶在风浪中大幅度摇摆而受到不均匀力作用的时候,则可能会造成强横梁的变形或断裂。规范要求在此区域内不应有任何开孔,图2的电缆开孔在肘板趾端200mm范围内,而如此大的开孔所采用的补强框圈又远远没有达到与强横梁腹板相同的厚度,对于在趾端200mm范围内这么大的开孔,应封堵该电缆孔,以避免对强构件结构的破坏,建议在强横梁面板上设置电缆托架,使得电缆孔穿过托架。