中桁材(center girder)又称中底桁或竖
龙骨。位于船体双层底中线面内的纵向竖板。中桁材的下面与
平板龙骨、上面与内底板的中央列板垂直连接,构成工字形结构,是船体结构的重要构件。中桁材一般整体连续,其上不得开孔。中桁材有时用两道平行的底桁材做成箱形结构,此时称箱形中桁材。
介绍
中桁材是位于船底中纵剖面处、连接
平板龙骨和内底板的纵向连续构件。是双层底结构中的重要构件,俗称竖龙骨。一般为船舶横骨架式或纵骨架式双层底结构的结构组件。
应用
横骨架式双层底结构
横骨架式双层底结构为机舱部位的横骨架式双层底结构,如图1所示,它由底板、内底板、中桁材、
旁桁材、
肋板等构件组成,这种结构一般应用在中小型船舶上。
中桁材是重要的纵向强力构件,除在首尾端可以间断外,在船舶中部都是连续的。中桁材通常为水密结构,可减轻双层底舱内自由液面的影响。旁桁材则在肋板处间断,其上开有人孔或减轻孔,上缘的通气孔和下缘的流水孔可供空气和液体流动。肋板是设在每一个肋位的底横向构件,对保证船体的横向强度和局部强度起重要作用。肋板分水密肋板、开有人孔或减轻孔的实肋板以及由钢板和型钢制成的组合肋板三种。水密肋板将双层底舱分隔成不同用途的各类液舱。
纵骨架式双层底结构
大型
干货船、
散装货船、
集装箱船和
油船的中部均采用纵骨架式双层底结构,如图2所示。强度相同时,其结构重量小于横骨架式。数量较多的底纵骨和内底纵骨在水密肋板处断开,并用肘板与之连接。
近年来,大型船舶双层底中部多采用箱形中桁材以代替普通中桁材。两平行桁材构成的箱形结构作为各种管路的通道,俗称管弄。
船底板架计算
船底一般都是由多根交叉构件和很多主向梁组成的板架。对于纵骨架式板架,主向梁(实肋板)承受肋板间距范围内的
荷载,交叉构件只承受节点反力;对于纵骨架式板架,荷载通过纵骨传给实肋板,交叉构件也只承受节点反力。如图3所示。
多根交叉构件板架的计算可采用船舶结构力学中介绍的近似方法——主向梁节点挠度选择法。若构件不等间距、不等截面或某些构件加强,手算就比较困难,往往作些近似简化处理。如采用有限元法计算,则不存在任何困难。
船底板架由于其结构强大,又比强力甲板靠近船体剖面中和轴线,因此在船体中拱变形时船底板架不易失稳,其主要矛盾是强度问题。
对于舱长很短的船底板架(例如,舱长 与板架计算宽度B之比小于0.8时),为确定这种板架中桁材的弯曲应力,可将中桁材当作单跨梁处理。现分析如下:
如果把船底板架当作组合板且认为是各向同性的,则板架中桁与平板的中央板条梁相当。在下表中列出了不同边长比值时,各向同性板的弯矩与板条弯矩的比值。如图4所示
从上表所列数值可知,边长比越小,弯矩比值大,亦即将中桁材当作单跨处理引起的误差越小,而且是偏于安全方面的误差。因此,在初步校核船体强度时,对边长比小于0.8的板架可以采用单跨的计算公式,即
支座剖面处弯矩:
跨长中点处弯矩:
对比边长比≥0.8的板架,可以按照下述公式近似计算。
(1)中桁材的弯矩。
在支座剖面处:
在跨长中点处:
(2)中央肋板在中桁材处弯矩。式中:Q——作用在中桁材上的
荷载,;
Q1——作用在肋板上的荷载,;
q——板架的荷载强度;
c——纵桁间距;
——纵桁跨度;
a——肋板间距;
B——肋板跨度;
——系数,由板架长宽比及中桁材的
惯性矩之比决定,见下表。如图5所示