梁肘板

梁肘板

梁肘板(beam knee)是甲板橫樑與肋骨的肘板連線構件,其作用是保證橫樑與肋骨連線節點的剛性,保證其連續性和穩定性。肘板連線是板連線是船體結構節點的重要連線形式。

基本介紹

  • 中文名:梁肘板
  • 外文名:beam knee
  • 拼音:liáng zhǒu bǎn
  • 定義:甲板橫樑與肋骨的肘板連線構件
  • 作用:保證橫樑與肋骨連線節點的剛性
  • 學科:船舶科學
問題的提出,肘板連線,無肘板連線,切口穿過,梁肘板的現狀,梁肘板的作用,

問題的提出

船體是由板與型材及其連線構件所組成的。現有的船體節點的連線形式不外乎如下幾種。

肘板連線

兩個型材的交匯點,如橫樑與肋骨的交點以梁肘板連線,縱骨與艙壁扶強材的交點以壁肘板連線,艙底橫骨與肋骨的交點以艙肘板連線,型材終端的延伸肘板;機座腹板上的防傾肘板等等,都是為保證結構件的連續性和穩定性而設定的。

無肘板連線

型材直接焊在船板上,如貨船的甲板間肋骨下方為裝載需要而不設肘板,直接焊在下甲板或底板上;小船和內河船的型材交匯點,系直接焊接居多,或者隔數檔設定肘板,隔壁上的扶強材端部一般可採用無肘板連線形式。

切口穿過

兩型材腹板高度相差較大時的交匯點,如縱骨與強橫樑、橫樑與縱桁,為保持其中之一的連續性,通常將高腹板切口讓小骨材穿過;有時用補板封補腹板切口,或用搭板進行加強焊。這種形式也適用於型材與隔壁的交匯點。
表1表1
目前,船體結構節點的連線件主要採用肘板連線形式,可見,肘板是船體結構上的重要零件之一。梁肘板是舷頂角節點處的甲板橫樑與肋骨交點的連線構件,而舷頂角節點是船體結構的重要節點。因此,梁肘板的存在直接影響到該節點的強度,從而也影響到船體的建造質量及經濟性。
肘板的特點是數量大,其中梁肘板約占全船肘板總數的1/5~1/10;品種多,而且隨船舶種類與噸位的不同而不同;外形複雜(見表1)。通常梁肘板是每檔設定的,其數量與船長、船型和甲板層數等因素有關。
船體結構件不損壞,或者說在壽命期內不損壞,這就是質量。船體節點若設計不合理,建造不嚴格,則會造成大量返工,使建造工時增加。據有關資料統計,以貨船為例,梁肘板沿船長損壞分布,通常是艏部占10%,中部占75%,艉部占15%;艏艉兩端肘板的損壞一般集中於水線部位。
肘板的損壞與連線形式(對接或搭接)無關,梁肘板損壞占總肘板的損壞數的3~4%,損壞部位見圖1,主要在肘板趾端產生裂紋。過去對肘板損壞的研究不夠,同時規範對肘板的規定條文的理論根據不足,偏於保守。
圖1圖1
肘板雖小,但其數量大,品種多,因而裝配與焊接工時占有相當的比重。以a+b=1000的一件肘板為例,從草圖到下料配套入庫,平均需0.7工時,裝配需0.9工時,焊接需1.75工時,總計3.35工時才能完成。因此,一艘萬噸級散貨船有肘板6500件,僅肘板一項的建造工作量就得耗去21775工時,占整個建造工時的2%;一艘2000噸級貨船有肘板2500件,占整個建造工時的3%。
由上述分析可知,研究肘板類型、結構型式及結構工藝性是直接影響船舶建造經濟性的。而梁肘板是船、體上重要節點——舷頂角節點的橫樑與肋骨的連線件,研究它就具有更重要的意義。

梁肘板的現狀

調查結果和資料表明,目前,無論是海船還是內河船,是萬噸級船還是千噸級以至數百噸級的船(主要指貨船),梁肘板的連線形式如圖2所示。除此16種形式外,當然還有其他連線形式。
圖2圖2
圖2(1)、(2)、(3)、(4)為對接形梁肘板,且有折邊,裝端修整工作量大。圖2(5)、(6)、(7)、(8)、(10)等為搭接梁肘板,且有折邊,簡化了裝配的修整工作,但增加了焊接工作量。若型材較小,更使焊接不便。
圖2(9)為對接與搭接混合形式,適用於強肋骨與小橫樑的結構連線。
圖2(11)為下甲板梁肘板的搭接形式。
圖2(12)為艏、艉處的梁肘板的連線形式,將型材削斜的工作量移到肘板等小零件上。
圖2(13)、(14)為無肘板的連線形式;圖2(15)為以撐桿代替肘板的連線形式,適用於小船或內河船
圖2(16)為理想形肘板,適於懸臂樑與強肋骨的連線。
可將上述16種梁肘板進一步歸納為如下5種形式(圖3)。
圖3圖3
(1)理想形肘板,又稱弧形肘板。此種形式應力流能光順地傳遞。
(2)對接形肘板。肘板與橫樑、肋骨對接,能保證力的有效傳遞。
(3)搭接形肘板。肘板與梁、肋搭接,力的傳遞不夠流暢,產生了“二次彎曲”,但給施工帶來了方便。
(4)混合形肘板。肘板一邊與梁材對接,另一邊與肋材搭接,這是從施工方便性出發的。
(5)無肘板。對受力較小區域或內河小船上可採用。但梁、肋要焊固,有的要貼補一塊復板,以便增強支座剛性。
以上形式,目前船舶上均有採用,到底採用何種形式,這與船舶種類、梁肘板的受力狀態及其結構形式、船體建造工藝、梁肘板的裝焊過程的工藝性等有關。當前以圖3(2)、(3)所示兩種形式居多。

梁肘板的作用

梁肘板是甲板橫樑與肋骨的連線構件,其作用是保證橫樑與肋骨連線節點的剛性,保證其連續性和穩定性。
圖4圖4
梁肘板的存在,使梁的跨距縮短了(見圖4)。跨距點由原來的A、B變為C、D,即肘板的存在,使梁承受外載的跨距,由無肘板的AB變為有肘板的CD。若跨距不變,相對來說則帶肘板梁的承載能力顯然提高了。
梁肘板的存在,加強了橫樑與肋骨支座的剛性,在某種程度上提高了抗扭能力,並保證了力傳遞的有效性。由圖5可見,構件 I 、II的連線縫加長了,即由無肘板的AB變為有肘板的ACD十CE,因而構件I 、II聯繫加強了,並且改善了構件間的受力狀態,不使梁在該節點處產生局部過載,降低了應力集中程度。
圖5圖5

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