船舶跳板的有限元分析

      跳板是船舶与码头连接的桥梁，在滚装船、客滚船及车辆运输船中应用极为广泛。在船舶设计建造中，跳板通常由设备厂商直接供货，但也会遇到制造厂要求船舶设计方直接提供跳板设计方案的情况。跳板设计需要考虑结构布置、构件尺寸以及眼板和销轴配合等诸多因素。本文以海口-海安线客滚船的跳板设计为例，对船舶设计中遇到的跳板结构设计问题进行的阐述。
      跳板按照其用途一般可分为车辆跳板和旅客跳板，为满足旅客和车辆上下船的需要，海口—海安线客滚船设置首、尾车辆跳板及尾部旅客跳板，大大提高装卸车辆及人员通行的效率。
      跳板采用钢质焊接结构，跳板收起后与船体外壳平齐，跳板与船体以铰链连接，跳板接岸处设置小跳板并与主跳板以铰链连接。
      依据中国船级社《钢质海船入级规范（2012）》中有关要求，对跳板的强度和刚度进行校核。采用MSC.和NASTRAN软件对跳板进行有限元建模分析。跳板连接船舶和码头的两端，为保证载荷向首尾有效传递，跳板结构形式采用纵骨架式，并设置足够的横向结构，见图。
      对于车辆跳板，载荷相对比较集中，而载荷位置存在不确定性，因此应保证结构的连续性，以确保不同部位都能够承受相应载荷。
      跳板端部的铰链应设置在跳板纵向强构件处。由于销轴较长，因此对于纵向强构件布置间距的选取，既要考虑满足结构强度的要求，又要保证构件之间留有足够的间距，以便轴销的插取，对跳板进行后期的维护保养。此外，跳板上表面应布置适当防滑条。当跳板同时作为首尾门时，跳板底板厚度应不小于相应位置的外板厚度。对于紧固装置部位应做相应加强结构，确保其有足够强度。
      由于首、尾车辆跳板结构尺寸、结构形式及受力相同，本文仅对旅客跳板和尾部车辆跳板进行详述。有限元模型见图2~图3。
      计算状态：跳板水平放置。
      设计载荷：
      1）旅客，85 kg/人，10人/m2计算，动载荷安全系数取2.50。
      2）跳板自重载荷，g=9.81 N/kg。
      由于人员流动连续性，设计载荷以均布形式施加在跳板上表面，并考虑情况下旅客布满跳板。
      计算状态：跳板水平放置，所有车轮与跳板保持有效接触。
      设计载荷：
      1）以重型半挂车为计算依据，取单轴设计负荷Ps=24 t，动载荷安全系数取1.10。
      2）跳板自重载荷，g=9.81 N/kg。
      设计载荷施加时，应根据车辆装载情况，选取可能出现的货车轮压载荷，以面载荷形式施加，受力面积应不超过车辆轮印面积，载荷施加位置位于跳板强肋板之间强度较弱位置处，并且在计算中选取车辆行驶在跳板三个典型位置分别进行加载。