吸力錨飛濺區(qū)吊裝入水速度影響分析

昝英飛， 郭睿男， 韓端鋒， 黃福祥， 羅超， 賈輝,3

(1.哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001； 2.海洋石油工程股份有限公司， 天津 300450； 3.哈爾濱哈船特裝科技發(fā)展有限公司，黑龍江 哈爾濱 150001)

結(jié)構(gòu)物跨越飛濺區(qū)通常被視為海上吊裝作業(yè)的關(guān)鍵階段。這一階段主要影響作業(yè)安全的因素包括波浪、吊裝速度、吸力錨的局部速度和運(yùn)動(dòng)幅值。由于結(jié)構(gòu)物的水動(dòng)力特性與形狀和速度相關(guān)[1]，所以在波浪的作用下結(jié)構(gòu)物可能存在多自由度的運(yùn)動(dòng)，劇烈的水平面運(yùn)動(dòng)容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物與安裝船碰撞。吸力錨在飛濺區(qū)的受力更為復(fù)雜，穿過(guò)飛濺區(qū)時(shí)砰擊力只是入水力中的一部分，在其下降的過(guò)程中還存在出水力[2]，反復(fù)變化的載荷加速了吊繩和起重機(jī)的疲勞，較大的突變載荷可能破壞吊繩和吸力錨。因?yàn)榭刂频跹b速度能有效減小主要因素的影響，所以研究吊裝速度和波浪對(duì)吸力錨吊裝入水作業(yè)的影響十分必要。對(duì)海上吊裝作業(yè)進(jìn)行研究一般包括實(shí)船試驗(yàn)和模型實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值分析方法。劉永林等[3]通過(guò)實(shí)船試驗(yàn)研究了海上作業(yè)的弱非線性ROV中繼站纜索系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和張力。Zan等[4]和周傲[5]通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)研究水下模塊的吊裝作業(yè)，分析模塊在波浪中的運(yùn)動(dòng)和受力。在數(shù)值研究方面，學(xué)者們基于運(yùn)動(dòng)仿真和時(shí)域仿真展開了大量研究。Ku等[6]開發(fā)了多體系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析程序?qū)Χ嗯_(tái)起重機(jī)分段吊裝的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了研究，確定多臺(tái)起重機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)態(tài)載荷等動(dòng)態(tài)效應(yīng)。Li 等[7]對(duì)海上風(fēng)機(jī)單樁吊裝作業(yè)進(jìn)行數(shù)值模擬，建立了樁—船耦合系統(tǒng)的數(shù)值模型，考慮了波浪衍射和輻射影響，研究安裝船附近的擾動(dòng)波浪場(chǎng)，比較擾動(dòng)場(chǎng)下吊臂運(yùn)動(dòng)、纜繩張力和夾具接觸力等關(guān)鍵響應(yīng)。Sfteland等[8]研究水下框架結(jié)構(gòu)進(jìn)入飛濺區(qū)時(shí)產(chǎn)生的巨大水動(dòng)力，和動(dòng)態(tài)力造成的纜繩松弛或過(guò)載，確定了結(jié)構(gòu)安全安裝的最高海況，并提供了飛濺區(qū)圓柱體的水動(dòng)力系數(shù)。Acero等[9]介紹了一種評(píng)估海上作業(yè)操作極限和可操作性的方法，基于該操作過(guò)程和數(shù)值分析方法，識(shí)別海上風(fēng)力渦輪機(jī)和過(guò)渡件安裝的關(guān)鍵事件及相應(yīng)的響應(yīng)參數(shù)，得到不同作業(yè)要求下允許的極限海況。Li等[10]在考慮了安裝船的屏蔽效應(yīng)和波浪傳播方向的影響下，對(duì)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)單樁的起吊過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值研究。使用海洋工程軟件SIMO (simulation of complex marine operations) 和外部動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)在船舶附近預(yù)定義的位置之間進(jìn)行流體運(yùn)動(dòng)學(xué)插值來(lái)研究船舶在提升過(guò)程中的屏蔽效應(yīng)。Wang等[11]研究了海底管線的飛濺區(qū)吊裝作業(yè)，從一系列不同方向和頻率的規(guī)則波對(duì)吊裝系統(tǒng)的影響入手，尋找吊裝系統(tǒng)最大響應(yīng)時(shí)的浪向和管線的浸沒狀態(tài)，并進(jìn)一步研究該狀態(tài)遭遇不同一維波浪時(shí)的最大纜繩張力。Wang等[12]建立浮吊—吊物耦合系統(tǒng)的水動(dòng)力模型，計(jì)算浮吊和吊物在不同波高和周期波浪條件下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。在充分考慮了船舶穩(wěn)性和適航性、人員舒適性以及設(shè)備安全性的基礎(chǔ)上，通過(guò)比較浮吊與起吊物的擺動(dòng)和加速度幅值，確定浮吊作業(yè)的極限波高和起吊作業(yè)周期。Li等[13]利用基于多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及允許多個(gè)工作人員共同操作協(xié)同仿真的集成方法，研究利用浮式起重機(jī)和履帶起重機(jī)共同執(zhí)行的海底模塊翻轉(zhuǎn)作業(yè)。Li等[14]對(duì)大型水下管線的飛濺區(qū)吊裝作業(yè)進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析，比較不同波陡、方向和不規(guī)則波的分解數(shù)量對(duì)極端響應(yīng)概率的影響，計(jì)算了下降過(guò)程的砰擊載荷和入水載荷。進(jìn)行大量的時(shí)域模擬，以評(píng)估操作標(biāo)準(zhǔn)，包括：纜繩的松弛、破斷載荷以及管線與船之間的間隙。Chilinski等[15]提出了一個(gè)3自由度的基于結(jié)構(gòu)物和船舶雙向波浪激勵(lì)計(jì)算并考慮補(bǔ)償器的提升作業(yè)模型，研究規(guī)則和不規(guī)則波下作業(yè)的響應(yīng)。在計(jì)算流體力學(xué) (computational fluid dynamics, CFD) 方法方面，文獻(xiàn)[2，6]通過(guò)軟件 ANSYS CFX 模擬吸力錨和采油樹的單自由度運(yùn)動(dòng)，對(duì)其水動(dòng)力進(jìn)行研究，并利用時(shí)域仿真進(jìn)行吊裝作業(yè)的研究。Filip[17]利用開源工具OpenFOAM通過(guò)對(duì)極端波浪的模擬，研究結(jié)構(gòu)物在飛濺區(qū)的砰擊。

在利用模型實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行飛濺區(qū)吊裝作業(yè)的研究時(shí)，采集的數(shù)據(jù)種類有限，而且缺少對(duì)波浪和流動(dòng)的細(xì)致記錄，而實(shí)船試驗(yàn)成本較高，且海洋環(huán)境復(fù)雜。本文利用CFD方法，在前期的吸力錨[18]和板架式結(jié)構(gòu)物吊裝入水研究[4,19]的基礎(chǔ)上，研究考慮波浪環(huán)境時(shí)，吊裝速度對(duì)吸力錨的運(yùn)動(dòng)和纜繩張力的影響，利用實(shí)船采集的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。通過(guò)定義與波浪過(guò)零周期有關(guān)的浮動(dòng)動(dòng)態(tài)放大因子和動(dòng)態(tài)影響，排除吸力錨靜載荷的干擾，研究不規(guī)則波對(duì)吊繩拉力的影響。分析吊裝速度對(duì)張力和結(jié)構(gòu)物的六自由度運(yùn)動(dòng)的非線性和非對(duì)稱性影響。

1 結(jié)構(gòu)物吊裝模型建立

圖1所示結(jié)構(gòu)物模型與實(shí)物的比例尺為1∶2，該結(jié)構(gòu)物由4個(gè)吸力錨和一組鋼管焊接成的鋼架構(gòu)成。結(jié)構(gòu)物模型高H為6.65 m，寬B和長(zhǎng)L均為13.9 m，空氣中質(zhì)量26.25 t；吸力錨直徑3 m，高2.75 m，錨壁厚0.01 m，設(shè)有2個(gè)通風(fēng)孔直徑分別為0.305 m和0.51 m，通氣孔布置并非對(duì)稱。吸力錨頂采用對(duì)稱布置的肘板加強(qiáng)。重心距結(jié)構(gòu)物底端3.281 m，隨體坐標(biāo)原點(diǎn)位于重心G，Gx軸正方向沿縱向，Gy軸沿橫向，Gz軸沿垂向向下。固定坐標(biāo)系Ex0y0z0位于重心正下方與吸力錨頂部的上表面等高的平面上，坐標(biāo)軸方向與隨體坐標(biāo)一致。工況1～7的吊裝速度v分別為：0.07、0.141、0.212、0.283、0.354、0.424和0.495 m/s，基于傅汝德數(shù)對(duì)應(yīng)工程作業(yè)速度為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6和0.7 m/s。

圖1 吸力錨幾何模型Fig.1 Geometry of suction anchor

計(jì)算域的尺寸和隨體坐標(biāo)系如圖2(a) 所示，計(jì)算域兩側(cè)為對(duì)稱面，前部和頂部為速度入口，后部和底部為壓力出口，自由液面在結(jié)構(gòu)物底部以下0.25 m處。吸力錨周圍區(qū)域采用動(dòng)網(wǎng)格，該區(qū)域長(zhǎng)和寬為38.5 m，高17.35 m。計(jì)算域中的所有部分均為6面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，為保證計(jì)算域中沒有過(guò)小的網(wǎng)格，均采用吸力錨的長(zhǎng)度進(jìn)行定義[20]。網(wǎng)格目標(biāo)尺寸3.2 m，最小0.1 m，采用自適應(yīng)網(wǎng)格對(duì)動(dòng)網(wǎng)格周圍和自由液面進(jìn)行2層加密。該加密方式可使動(dòng)網(wǎng)格周圍的背景網(wǎng)格尺寸與動(dòng)網(wǎng)格區(qū)域一致，自由液面自適應(yīng)細(xì)化之后的網(wǎng)格尺寸小于波高的 10%，動(dòng)網(wǎng)格的邊界距離結(jié)構(gòu)物為4倍目標(biāo)網(wǎng)格距離，網(wǎng)格共計(jì)601 451個(gè)。

吸力錨在吊裝過(guò)程中進(jìn)行6自由度運(yùn)動(dòng)。在當(dāng)下網(wǎng)格設(shè)置中，不同吊裝速度仿真的y+最小255.8，最大為299.6，每一組仿真的y+均在30～300，所以網(wǎng)格設(shè)置合理[21]。

本文計(jì)算基于雷諾時(shí)間平均Navier-Stokes(Reynolds-Averaged Navier-Stokes, RANS)方程。流體在時(shí)間t內(nèi)的控制方程為[22]：

(1)

(2)

(3)

本文應(yīng)用k-ω湍流模型和雙層全y+壁面函數(shù)(two-layer ally+wall treatment)，采用流體體積函數(shù)法(the volume of fluid，VOF)求解多相流。模擬在結(jié)構(gòu)物頂部距離水面1 m以下后停止，計(jì)算步長(zhǎng)為Δt=0.01 s，此時(shí)以0.495 m/s為吊裝速度的模擬中庫(kù)朗數(shù)為0.05。計(jì)算機(jī)的CPU為Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2640 v4@2.40 GHz，采用并行運(yùn)算，單個(gè)模擬時(shí)間約為79 000 s。

2 結(jié)構(gòu)物吊裝數(shù)值結(jié)果與分析

2.1 數(shù)值結(jié)果的驗(yàn)證

為驗(yàn)證數(shù)值結(jié)果的準(zhǔn)確性，將吸力錨吊裝的數(shù)值結(jié)果與Bertelsen[23]進(jìn)行的工程實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。圖3為數(shù)值計(jì)算和實(shí)測(cè)的波浪時(shí)歷比例尺為1/2的結(jié)果，波浪的時(shí)歷從吸力錨觸水開始，波浪沿Gx軸負(fù)方向傳播，在各個(gè)速度下結(jié)構(gòu)物遭遇波浪的初始位置相同。從圖中可以看出數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合。

圖3 波浪時(shí)歷Fig.3 The time series of wave

圖4為吊裝速度為0.07 m/s，比例尺為1/2時(shí)的數(shù)值和實(shí)測(cè)的纜繩拉力和結(jié)構(gòu)物重心的垂向位移z和ztest對(duì)比。初始時(shí)刻吸力錨觸水，纜繩拉力的數(shù)值結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果變化規(guī)律相似，極大值和極小值發(fā)生時(shí)刻和幅值相近；數(shù)值結(jié)果的拉力FT最大為281 742.111 N，最小168 526.198 N；實(shí)測(cè)結(jié)果的拉力FT,test最大284 137.658 N，最小178 293.117 N，數(shù)值結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果分別相差0.84%和5.48%；0～50 s內(nèi)吸力錨重心的垂向速度平均值數(shù)值結(jié)果為0.069 1 m/s，實(shí)測(cè)結(jié)果中為0.071 9 m/s，相對(duì)誤差為3.89%。結(jié)果表明，數(shù)值結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合，從而證明本研究的數(shù)值方法能準(zhǔn)確模擬吸力錨在飛濺區(qū)的吊裝作業(yè)。

圖4 纜繩拉力和吸力錨垂向位置的數(shù)值與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比Fig.4 Comparison of the numerical cable tension and the vertical position of suction anchors with the measured results

2.2 波浪對(duì)纜繩拉力的影響

如圖4(a)所示，纜繩拉力在波浪的作用下出現(xiàn)明顯振蕩。在發(fā)生最小拉力前，存在多個(gè)幅值較大且逐漸增加的波動(dòng)，這說(shuō)明隨著吃水的增加吸力錨受波浪的影響逐漸增強(qiáng)。在最小拉力之后，由于吸力錨完全入水，結(jié)構(gòu)物所受的波浪力快速減小，所以纜繩的拉力振蕩衰減。在吸力錨經(jīng)過(guò)飛濺區(qū)的最后階段，由于鋼架和吸力錨仍然受到表面波浪和次波面水動(dòng)力作用，纜繩拉力依然存在較大幅值的振蕩。

為研究波浪對(duì)纜繩拉力的影響，本文引入浮動(dòng)動(dòng)態(tài)放大因子(dynamic amplification factor，DAF)和動(dòng)態(tài)影響因子(dynamic effect, DE)[2]，各個(gè)離散時(shí)刻的動(dòng)態(tài)放大因子DAFi的計(jì)算方法為：

(4)

式中:N為樣本總數(shù);FTi和FTj為離散的纜繩拉力;2n個(gè)臨近FTi的離散拉力FTj與FTi的平均值為穩(wěn)態(tài)拉力。本研究中n的確定方法為：

(5)

式中T0為波浪的過(guò)零周期。

根據(jù)DAVGL規(guī)范[24]，動(dòng)態(tài)影響因子小于0.9時(shí)纜繩不會(huì)發(fā)生松弛，也不會(huì)發(fā)生突變載荷。動(dòng)態(tài)影響因子DEi為：

DEi=DAFi-1

(6)

圖5表示0.141、0.283和0.424 m/s為吊裝速度時(shí)的DEi。隨吊裝速度的增加，在發(fā)生最小DEi前經(jīng)歷的較小谷值個(gè)數(shù)減少。由于每種速度的模擬中使用相同的波浪，所以DEi的峰值和谷值發(fā)生的時(shí)刻相近。

圖5 浮動(dòng)動(dòng)態(tài)放大系數(shù)Fig.5 The floating dynamic amplification factor

圖6為DEi的最大值DEimax和最小值DEimin隨傅汝德數(shù)Fr的變化，DEimax和DEimin關(guān)于0近似對(duì)稱并隨速度非線性變化，但隨速度增加對(duì)稱性變差。其中DEimax最大0.274，最小0.090；DEimin最大-0.136，最小-0.336。所有工況下的DEi均小于0.9，所以在此波浪條件下，各個(gè)速度的吊裝作業(yè)纜繩均不會(huì)發(fā)生松弛，纜繩也不會(huì)產(chǎn)生突變載荷。

圖6 DE的最大和最小值隨Fr的變化Fig.6 The variation of maximum and minimum DE with Fr

各吊裝速度下發(fā)生最大和最小DE時(shí)的自由液面高程如圖7所示，圖中靜水面的高度為0。吸力錨后部的波浪發(fā)生嚴(yán)重變形，水面高度變化滯后。當(dāng)出現(xiàn)DE的最大值時(shí)，吸力錨處在波谷附近，當(dāng)出現(xiàn)DE的最小值時(shí)，吸力錨處于波峰附近。當(dāng)?shù)跹b速度為0.07 m/s并出現(xiàn)最大DE時(shí)，吸力錨并未浸沒水中。

圖7 最大和最小DE時(shí)自由液面形狀Fig.7 The shape of water surface at the moment of maximum and minimum DE

0.212 m/s和0.354 m/s這2組工況在發(fā)生最小DE時(shí)結(jié)構(gòu)物的吃水很深，錨頂距離水面較遠(yuǎn)，其他工況在發(fā)生最小DE時(shí)，錨頂接近液面或通氣孔出現(xiàn)射流。所以，吸力錨的吊裝作業(yè)中最小動(dòng)態(tài)載荷和最可能發(fā)生纜繩松弛的時(shí)刻不一定發(fā)生在錨頂淹沒時(shí)。在現(xiàn)有的吊裝速度中，由于纜繩沒有發(fā)生松弛，最大動(dòng)載荷不一定發(fā)生在最小動(dòng)載荷之后。

2.3 吊裝速度對(duì)纜繩拉力的影響

各個(gè)速度下纜繩拉力的最大值FTmax和最小值FTmin如圖8所示。纜繩拉力的最值隨吊裝的速度增加呈非線性變化，F(xiàn)Tmax在工況3～6時(shí)變化較小，F(xiàn)Tmax最大289 742.213 7 N，是重力的112.52%；FTmax最小263 643.075 N，是重力的102.38%。FTmin在工況5以后快速減小，F(xiàn)Tmin最大179 911.638 N，是重力的69.87%；FTmin最小為117 975.354 N，是重力的45.81%。

圖8 拉力的最值Fig.8 The maximum and minimum of tension

為進(jìn)一步反映拉力隨速度的變化，對(duì)纜繩拉力的最值進(jìn)行無(wú)因次化：

(7)

式中:CT為拉力系數(shù)；ρ為水的密度；A為吸力錨的水平投影面積；CT如圖9所示。

圖9 拉力系數(shù)Fig.9 The coefficient of tension

最大拉力的拉力系數(shù)CTmax和最小拉力的拉力系數(shù)CTmin均隨速度的增加而非線性減小。分別對(duì)CTmax和CTmin進(jìn)行擬合后得到

CTmax=0.513Fr-2.039

(8)

CTmin=0.233Fr-2.103

(9)

2.4 吸力錨入水時(shí)的運(yùn)動(dòng)

圖10表示吊裝速度為0.141、0.283和0.424 m/s時(shí)結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)時(shí)歷。在吊裝過(guò)程中結(jié)構(gòu)物的縱向和橫向位移(x和y)先出現(xiàn)低頻大振幅的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和高頻的小振幅振動(dòng)，并且往復(fù)運(yùn)動(dòng)振幅逐漸減小，其周期大于各時(shí)段波浪的過(guò)零周期。隨著吊裝速度的增加，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的周期增加。垂向位移z的振蕩隨著吊裝速度的增加而減弱。橫傾角與縱傾角(φ和θ)的大振幅往復(fù)運(yùn)動(dòng)不明顯，小振幅的振動(dòng)頻率隨吊裝速度變化較小，艏搖角γ的低頻大幅值往復(fù)運(yùn)動(dòng)明顯，且幅值隨速度增加而減小。

圖10 結(jié)構(gòu)物位移和傾角時(shí)歷Fig.10 The time series of translations and orientations of the structure

圖11為結(jié)構(gòu)物重心處的縱向和橫向位移，以下討論中數(shù)值的正負(fù)僅為方向的標(biāo)定。結(jié)構(gòu)物的位移和歐拉角隨速度呈非線性變化。隨著吊裝速度的增加，艏向的位移Xmax逐漸減小，艉向位移Xmin逐漸增加，平均縱向位移Xmean均小于0且逐漸增加，吊裝速度越大,縱向位移受波浪的影響越大。結(jié)構(gòu)物沿波浪方向運(yùn)動(dòng)劇烈，所以Xmax在相同吊裝速度時(shí)小于Xmin。其中Xmax和Xmin最大分別為0.432 m和-1.310 m，均小于結(jié)構(gòu)物長(zhǎng)度的11%，Xmean最大為-0.817 m。

圖11 結(jié)構(gòu)物位移的極值和平均值Fig.11 The maximum, minimum and mean translation of the structure

結(jié)構(gòu)物右側(cè)和左側(cè)的橫向位移(Ymax和Ymin)和平均值Ymean也隨速度非線性變化。除工況1和2外，其他工況的Ymax均大于Ymin，而且當(dāng)速度大于0.212 m/s時(shí)，右側(cè)的橫向位移逐漸減小至0附近，所以Ymean此后均大于0。Ymax和Ymin最大分別為0.050 6 m和-0.067 4 m，均小于結(jié)構(gòu)物寬度的0.5%。雖然吸力錨的布置關(guān)于重心中心對(duì)稱，但結(jié)構(gòu)物在波浪中的橫向運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性較差，這可能與結(jié)構(gòu)物的艏搖運(yùn)動(dòng)相關(guān)。各個(gè)速度時(shí)的位移均小于1.5 m，所以該結(jié)構(gòu)物的飛濺區(qū)作業(yè)中不易與安裝船發(fā)生碰撞。

如圖12所示為7種工況下結(jié)構(gòu)物橫傾角φ、縱傾角θ和艏搖角γ的最大值(φmax、θmax和γmax)、最小值(φmin、θmin和γmin)和平均值(φmean、θmean和γmean)。從圖12(c)中可知，結(jié)構(gòu)物在經(jīng)過(guò)飛濺區(qū)時(shí)發(fā)生艏搖，這是因?yàn)槲﹀^的通氣孔并非對(duì)稱分布，在波浪的作用下會(huì)發(fā)生非對(duì)稱載荷，這一運(yùn)動(dòng)也會(huì)影響結(jié)構(gòu)物的橫向位移。結(jié)構(gòu)物的歐拉角隨吊裝速度呈非線性變化，隨著速度的增加，橫搖角和縱傾角的平均值(φmean和θmean)逐漸增加，這說(shuō)明吊裝速度越大橫搖和縱搖越劇烈且非對(duì)稱性越明顯；相反的是，艏搖角的平均值γmean逐漸減小并接近0°，所以吊裝速度越高艏搖角越小。左傾φmin最大-0.267°，右傾φmax最大0.210°；艏傾θmin最大-5.821°，艉傾θmax最大2.970°；艏搖角最大4.897°，朝向右側(cè)。

圖12 結(jié)構(gòu)物歐拉角的最值和平均值Fig.12 The maximum, minimum and mean Euler angle of the structure

3 結(jié)論

1)吊裝速度小于0.7 m/s時(shí)吊繩不會(huì)松弛且吸力錨位移較小，所以該速度以下進(jìn)行吊裝作業(yè)是安全的。在飛濺區(qū)進(jìn)行吸力錨的吊裝作業(yè)時(shí)，纜繩拉力和結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將受到波浪的嚴(yán)重影響，隨著吊裝速度的增加，最大拉力系數(shù)隨傅汝德數(shù)的增加而非線性減小，吊繩拉力和結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呈現(xiàn)非線性和非對(duì)稱性響應(yīng)。

2)與大多數(shù)完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)物不同，由于工程使用的吸力錨通氣孔并非對(duì)稱分布，其在吊裝過(guò)程中發(fā)生艏搖，艏搖運(yùn)動(dòng)會(huì)影響結(jié)構(gòu)物的橫向位移，而吊裝速度越高，吸力錨的艏搖角越小。吸力錨的縱向和橫向運(yùn)動(dòng)存在低頻大幅值的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和高頻小幅值的振動(dòng)。

在進(jìn)行類似該結(jié)構(gòu)物的飛濺區(qū)吊裝作業(yè)仿真時(shí)僅考慮結(jié)構(gòu)物的垂向運(yùn)動(dòng)是不合理的，應(yīng)當(dāng)充分考慮結(jié)構(gòu)物在水平方向的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)物，應(yīng)關(guān)注各自由度運(yùn)動(dòng)的非對(duì)稱性以及艏搖運(yùn)動(dòng)。本研究的結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)吸力錨和計(jì)劃吸力錨的吊裝作業(yè)具有一定的參考價(jià)值，由于本研究時(shí)間有限，波浪傳播方向和船舶運(yùn)動(dòng)的影響將在未來(lái)進(jìn)一步研究。