何荣杰 李升奇 孔河清 张前先 伍国权

台架集装箱允许采用吊装、滚装、叉装等多种方式装卸货物，适用于装运重型装备。超宽、超高台架集装箱的外形尺寸一般为？？4 344 mm，其长度与40英尺超高集装箱长度相同，宽度和高度均为40英尺超高集装箱的1.5倍。由于超宽、超高台架集装箱为非标准集装箱且总质量较大，当此类台架集装箱装载于舱内运输时，不同的堆码组合方式导致船舱格栅受力情况不同。本文列举超宽、超高台架集装箱装载于舱内的堆码组合方式，并分析每种堆码组合方式下船舱格栅的受力情况，从而为船舱格栅强度安全校核提供参考。

1 超宽、超高台架集装箱装载于舱内的堆码组合方式

超宽、超高台架集装箱装载于舱内的堆码组合方式如下：组合一，超宽、超高台架集装箱单独堆码（见图1a））;组合二，超宽、超高台架集装箱与40英尺超高集装箱混合堆码，并且40英尺超高集装箱位于上层（见图1b））;组合三，超宽、超高台架集装箱与40英尺超高集装箱混合堆码，并且超宽、超高台架集装箱位于上层（见图1c））;组合四，超宽、超高台架集装箱与40英尺超高集装箱混合堆码，并且40英尺超高集装箱的上层至少堆放2个超宽、超高台架集装箱（见图1d））。

2 单个超宽、超高台架集装箱装载于舱内的受力分析

当集装箱船舶发生横摇时，船舱格栅对装载于舱内的集装箱有横向阻挡作用。本文采用静力学分析方法中的隔离法分析单个超宽、超高台架集装箱在船舶横摇30暗募薰た鱿碌氖芰η榭觯？）。设集装箱高度方向为x轴，宽度方向为y轴，船舱格栅与集装箱宽度方向接触的部分长2 438 mm。此时集装箱受到的外力有重力G、船舱格栅对集装箱上下端梁的作用力Fy'和Fy"以及下层集装箱或船舱底板对集装箱底角件的作用力Fx'和Fx"。根据牛顿第三运动定律可知，船舱格栅对集装箱上下端梁的作用力Fy'和Fy"与船舱格栅承受的压力大小相等且方向相反。设Fx和Fy分别为集装箱在x轴和y轴方向上所受的合力（不包括重力），根据牛顿第一运动定律、受力平衡原理和向量计算方法可知，集装箱所受合力为0，外力对A点的力矩为0，即且∑MA=0。

3 舱内装载超宽、超高台架集装箱时船舱 格栅受力分析

基于对单个超宽、超高台架集装箱装载于舱内的受力分析，本文提供一种简单通用的计算方法，根据集装箱受到的重力即可计算出不同堆码组合方式下船舱格栅的受力。以下分析均以船舶横摇30暗募薰た鑫跫<偕？0英尺超高集装箱受到的重力为G1，超宽、超高台架集装箱受到的重力为G2。

3.1 组合一堆码情况下船舱格栅受力分析

组合一堆码情况下船舱格栅受力分析见图3。由于顶层集装箱重心位于A点左侧，集装箱没有绕A点向右侧倾倒的趋势，故顶层集装箱顶角件对船舱格栅的压力F1，y'=0，底角件对船舱格栅的压力F1，y"=0.5G2;下层集装箱对船舱格栅的施力情况与顶层集装箱相同。据此分别计算船舱格栅上各点所受的合力。

3.2 组合二堆码情况下船舱格栅受力分析

组合二堆码情况下船舱格栅受力分析见图4。由于各层集装箱重心均位于A点或B点左侧，集装箱没有绕A点或B点向右侧倾倒的趋势，故可按照组合一堆码情况下船舱格栅受力分析方法，首先计算各个集装箱对船舱格栅的压力，然后分别计算船舱格栅上各点所受的合力。

3.3 组合三堆码情况下船舱格栅受力分析

3.3.1 船体右倾

如图5a）所示：由于顶层集装箱重心位于A点右侧，集装箱有绕A点向右侧倾倒的趋势，故顶层集装箱顶角件对船舱格栅的压力F1，y'≈0.13G2，底角件对船舱格栅的压力F1，y''≈0.37G2;由于下层集装箱重心位于B点左侧，集装箱没有绕B点向右侧倾倒的趋势，故可按照组合一堆码情况下船舱格栅受力分析方法，首先计算各个集装箱对船舱格栅的压力，然后分别计算船舱格栅上各点所受的合力。

3.3.2 船体左倾

如图5b）所示：由于各层集装箱重心均位于A点或B点右侧，集装箱没有绕A点或B点向左侧倾倒的趋势，故可按照组合一堆码情况下船舱格栅受力分析方法，首先计算各个集装箱对船舱格栅的压力，然后分别计算船舱格栅上各点所受的合力。

3.4 组合四堆码情况下船舱格栅受力分析

3.4.1 船体右倾

如图6a）所示：由于顶层超宽、超高台架集装箱重心位于A点左侧，集装箱没有绕A点向右侧倾倒的趋势，故顶层超宽、超高台架集装箱顶角件对船舱格栅的压力F1，y'=0，底角件对船舱格栅的压力F1，y''=0.5G2，下层超宽、超高台架集装箱对顶层超宽、超高台架集装箱的支撑力F1，x'=0.14G2，下層超宽、超高台架集装箱顶角件对顶层超宽、超高台架集装箱底角件的反作用力F1，x''=0.73G2;由于顶层下方超宽、超高台架集装箱重心位于B点右侧，集装箱有绕B点向右侧倾倒的趋势，故下层40英尺超高集装箱对上层超宽、超高台架集装箱的支撑力F2，x'=0，船舱格栅对超宽、超高台架集装箱的横向力F2，y'=0.26G2，底角件对船舱格栅的压力F2，y''=0.24G2;由于下层40英尺超高集装箱重心位于C点左侧，集装箱没有绕C点向右侧倾倒的趋势，故可按照组合一堆码情况下船舱格栅受力分析方法，首先计算各个集装箱对船舱格栅的压力，然后分别计算船舱格栅上各点所受的合力。

3.4.2 船体左倾

如图6b）所示：由于各层集装箱重心均位于A点或B点右侧，集装箱没有绕A点或B点向左侧倾倒的趋势，故可按照组合一堆码情况下船舱格栅受力分析方法，首先计算各个集装箱对船舱格栅的压力，然后分别计算船舱格栅上各点所受的合力。

3.5 小结

根据以上分析可知：在组合一、组合二和组合三堆码情况下，船舱格栅承受的最大压力均为0.5G2;在组合四堆码情况下，船舱格栅承受的最大压力为0.76G2。

4 结束语

本文针对舱内装载超宽、超高台架集装箱的情况，介绍一种简单通用的船舱格栅受力分析方法。该方法具有以下应用价值：（1）便于用户对船舱格栅进行安全性校核;（2）提示用户合理堆码集装箱，例如，尽量避免组合四堆码情况;（3）为相关产品设计提供一定参考。

（编辑：张敏 收稿日期：2019-04-15）