VLOC横撑材结构的屈曲评估及设计参数影响分析

王从晶

(中国船级社 上海规范研究所，上海 200135)

0 引 言

超大型矿砂船(Very Large Ore Carrier, VLOC)是专门设计用于运输铁矿石的散货类船型。近年来，VLOC的需求与日俱增，我国发展海洋强国的目标使230 000～400 000 t的多型矿砂船受到关注。研究和掌握VLOC的设计建造关键技术，对保障船舶安全具有重要意义。

VLOC装载的矿砂密度高，为提供足够的浮力和船舶稳性，在结构横剖面设计时，横向设计为中部货舱，两边设置边压载舱或空舱，且边压载舱或空舱的横向尺寸与货舱相当。VLOC吃水深、装载量大、压载舱大的特点对横剖面强框架的设计提出挑战。横撑材作为强框架的关键结构，如果整体失稳将导致整个强框架的结构坍塌，因此，有必要对横撑材结构的屈曲强度进行深入的研究。

VLOC横撑材两端分别由舷侧板和内壳纵舱壁支撑，其屈曲主要考虑两端承受外部海水载荷和货舱内的货物载荷。薄壁构件广泛应用于土木、航空、造船、海洋工程、桥梁等领域[1]。横撑材通常设计为开口薄壁结构，其优点是设计容易实现，重量轻而强度高，且便于施工，但其抗扭性能弱的缺点显而易见。横撑材结构构件壁薄而修长,在外力作用下常易产生翘曲扭转变形,设计不合理将会导致结构失稳。若在分段建造时施工对位不精准使横撑材存在初始扭转角，加之焊接引起的结构残余应力等其他缺陷的共同影响，对于横撑材的稳定性将产生不利影响[2-3]。因此，在设计时如何选择横撑材的横截面形状和尺度，在减轻钢料重量的同时又能提高抗屈曲能力成为设计的关键。……