[科普中國(guó)]-梁肘板

問(wèn)題的提出

船體是由板與型材及其連接構(gòu)件所組成的?，F(xiàn)有的船體節(jié)點(diǎn)的連接形式不外乎如下幾種。

肘板連接兩個(gè)型材的交匯點(diǎn)，如橫梁與肋骨的交點(diǎn)以梁肘板連接，縱骨與艙壁扶強(qiáng)材的交點(diǎn)以壁肘板連接，艙底橫骨與肋骨的交點(diǎn)以艙肘板連接，型材終端的延伸肘板；機(jī)座腹板上的防傾肘板等等，都是為保證結(jié)構(gòu)件的連續(xù)性和穩(wěn)定性而設(shè)置的。1

無(wú)肘板連接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(shè)肘板，直接焊在下甲板或底板上；小船和內(nèi)河船的型材交匯點(diǎn)，系直接焊接居多，或者隔數(shù)檔設(shè)置肘板，隔壁上的扶強(qiáng)材端部一般可采用無(wú)肘板連接形式。1

切口穿過(guò)兩型材腹板高度相差較大時(shí)的交匯點(diǎn)，如縱骨與強(qiáng)橫梁、橫梁與縱桁，為保持其中之一的連續(xù)性，通常將高腹板切口讓小骨材穿過(guò)；有時(shí)用補(bǔ)板封補(bǔ)腹板切口，或用搭板進(jìn)行加強(qiáng)焊。這種形式也適用于型材與隔壁的交匯點(diǎn)。

目前，船體結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的連接件主要采用肘板連接形式，可見，肘板是船體結(jié)構(gòu)上的重要零件之一。梁肘板是舷頂角節(jié)點(diǎn)處的甲板橫梁與肋骨交點(diǎn)的連接構(gòu)件，而舷頂角節(jié)點(diǎn)是船體結(jié)構(gòu)的重要節(jié)點(diǎn)。因此，梁肘板的存在直接影響到該節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度，從而也影響到船體的建造質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性。

肘板的特點(diǎn)是數(shù)量大，其中梁肘板約占全船肘板總數(shù)的1/5~1/10；品種多，而且隨船舶種類與噸位的不同而不同；外形復(fù)雜(見表1)。通常梁肘板是每檔設(shè)置的，其數(shù)量與船長(zhǎng)、船型和甲板層數(shù)等因素有關(guān)。

船體結(jié)構(gòu)件不損壞，或者說(shuō)在壽命期內(nèi)不損壞，這就是質(zhì)量。船體節(jié)點(diǎn)若設(shè)計(jì)不合理，建造不嚴(yán)格，則會(huì)造成大量返工，使建造工時(shí)增加。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，以貨船為例，梁肘板沿船長(zhǎng)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于水線部位。

肘板的損壞與連接形式(對(duì)接或搭接)無(wú)關(guān)，梁肘板損壞占總肘板的損壞數(shù)的3~4%，損壞部位見圖1，主要在肘板趾端產(chǎn)生裂紋。過(guò)去對(duì)肘板損壞的研究不夠，同時(shí)規(guī)范對(duì)肘板的規(guī)定條文的理論根據(jù)不足，偏于保守。

肘板雖小，但其數(shù)量大，品種多，因而裝配與焊接工時(shí)占有相當(dāng)?shù)谋戎?。以a+b=1000的一件肘板為例，從草圖到下料配套入庫(kù)，平均需0.7工時(shí)，裝配需0.9工時(shí)，焊接需1.75工時(shí)，共計(jì)3.35工時(shí)才能完成。因此，一艘萬(wàn)噸級(jí)散貨船有肘板6500件，僅肘板一項(xiàng)的建造工作量就得耗去21775工時(shí)，占整個(gè)建造工時(shí)的2%；一艘2000噸級(jí)貨船有肘板2500件，占整個(gè)建造工時(shí)的3%。

由上述分析可知,研究肘板類型、結(jié)構(gòu)型式及結(jié)構(gòu)工藝性是直接影響船舶建造經(jīng)濟(jì)性的。而梁肘板是船、體上重要節(jié)點(diǎn)——舷頂角節(jié)點(diǎn)的橫梁與肋骨的連接件，研究它就具有更重要的意義。1

梁肘板的現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果和資料表明，目前，無(wú)論是海船還是內(nèi)河船，是萬(wàn)噸級(jí)船還是千噸級(jí)以至數(shù)百噸級(jí)的船（主要指貨船），梁肘板的連接形式如圖2所示。除此16種形式外，當(dāng)然還有其他連接形式。

圖2(1)、(2)、(3)、(4)為對(duì)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(jiǎn)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(duì)接與搭接混合形式，適用于強(qiáng)肋骨與小橫梁的結(jié)構(gòu)連接。

圖2(11)為下甲板梁肘板的搭接形式。

圖2(12)為艏、艉處的梁肘板的連接形式，將型材削斜的工作量移到肘板等小零件上。

圖2(13)、(14)為無(wú)肘板的連接形式；圖2(15)為以撐桿代替肘板的連接形式，適用于小船或內(nèi)河船。

圖2(16)為理想形肘板，適于懸臂梁與強(qiáng)肋骨的連接。

可將上述16種梁肘板進(jìn)一步歸納為如下5種形式(圖3)。

(1)理想形肘板，又稱弧形肘板。此種形式應(yīng)力流能光順地傳遞。

(2)對(duì)接形肘板。肘板與橫梁、肋骨對(duì)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(chǎn)生了“二次彎曲”，但給施工帶來(lái)了方便。

(4)混合形肘板。肘板一邊與梁材對(duì)接，另一邊與肋材搭接，這是從施工方便性出發(fā)的。

(5)無(wú)肘板。對(duì)受力較小區(qū)域或內(nèi)河小船上可采用。但梁、肋要焊固，有的要貼補(bǔ)一塊復(fù)板，以便增強(qiáng)支座剛性。

以上形式，目前船舶上均有采用，到底采用何種形式，這與船舶種類、梁肘板的受力狀態(tài)及其結(jié)構(gòu)形式、船體建造工藝、梁肘板的裝焊過(guò)程的工藝性等有關(guān)。當(dāng)前以圖3(2)、(3)所示兩種形式居多。1

梁肘板的作用梁肘板是甲板橫梁與肋骨的連接構(gòu)件，其作用是保證橫梁與肋骨連接節(jié)點(diǎn)的剛性，保證其連續(xù)性和穩(wěn)定性。

梁肘板的存在，使梁的跨距縮短了(見圖4)?？缇帱c(diǎn)由原來(lái)的A、B變?yōu)镃、D，即肘板的存在，使梁承受外載的跨距，由無(wú)肘板的AB變?yōu)橛兄獍宓腃D。若跨距不變，相對(duì)來(lái)說(shuō)則帶肘板梁的承載能力顯然提高了。

梁肘板的存在，加強(qiáng)了橫梁與肋骨支座的剛性，在某種程度上提高了抗扭能力，并保證了力傳遞的有效性。由圖5可見，構(gòu)件 I 、II的連接縫加長(zhǎng)了，即由無(wú)肘板的AB變?yōu)橛兄獍宓腁CD十CE，因而構(gòu)件I 、II聯(lián)系加強(qiáng)了，并且改善了構(gòu)件間的受力狀態(tài)，不使梁在該節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生局部過(guò)載，降低了應(yīng)力集中程度。1