独桩平台波浪反应的TMD控制

采用调谐质量阻尼器(TMD)对独桩平台的波浪反应进行控制,在对受控结构的波浪反应进行随机振动分析时,考虑了流体-桩-土相互作用的影响,通过算例具体讨论了TMD的参数对控制效果的影响.     

面向腐蚀环境的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

以某公司300ft自升式海洋平台桩腿为研究对象,根据平台桩腿的工作环境的波高和波浪周期对其疲劳环境工况进行划分,采用Airy波理论和PM双参数谱计算平台桩腿不同工况下所受的波浪力谱,通过ANSYS有限元软件对平台进行三维建模,分析其在波浪力下的应力响应。建立桩腿在环境载荷下的可靠性模型,同时针对当前研究中的不足,考虑到腐蚀对于桩腿可靠性的影响,提出并建立在环境载荷与腐蚀耦合作用下的桩腿时变可靠性模型,根据应力响应分析结果,分析桩腿腐蚀最严重区域构件的时变可靠性变化规律,对比两种模型下的桩腿结构可靠性,确定腐蚀因素对桩腿时变可靠性的影响。根据可靠性分析结果,结合自升式海洋平台桩腿的工作环境和服役周期,为平台桩腿的维护与保养提供一定参考。     

桁架式服务平台桩腿疲劳寿命分析

以桁架式生活服务平台的桩腿为研究对象,基于谱疲劳分析方法,论述了桁架式桩腿疲劳计算的原理和流程.首先,使用SACS软件得到了桩腿的波浪响应函数;然后,利用SACS软件进行动力分析,得到桩腿的应力响应函数;最后,读取桩腿的应力响应函数,并输入波浪散布图、波浪谱、S-N曲线、应力集中系数等疲劳参数进行疲劳分析,得到了该平台的疲劳寿命周期.目前该平台已在中东服役4 a,状况良好,其疲劳计算的过程和方法具有参考意义.     

波浪作用下考虑桩土相互作用的桩柱响应*

以一离岸深水桩柱为例,依据JTJ 2132—1998《海港水文规范》的环境条件和环境荷载规范,对桩柱进行有限元离散。在海洋深水环境条件下考虑流固耦合效应,计算了在海洋极端规则波以及不规则波条件下桩柱的运动响应;为了进一步研究分析泥面以下土体对桩柱运动响应的影响,对比分析了在考虑桩土耦合相互作用下桩柱的响应与基岩面固结解下的响应;考虑到海洋地基为两相饱和土介质,对比了在不同简化阻抗处理下的运动响应结果。结果表明,桩土耦合相互作用对于波浪尤其是不规则波作用下的桩柱响应有很大影响,简化阻抗下的运动响应相比两相饱和地基阻抗处理论误差在10%左右,考虑桩土耦合效应对于工程设计具有指导意义和实用价值。     

桩柱间距对桩柱上波浪荷载的影响

桩柱间距的大小直接关系到入射波对桩柱的作用力及对平台或上部结构的上托力。基于FLOW-3D建立三维数值波浪水槽,通过试验验证数值模型的准确性,研究4种波况下,桩柱间距L对作用在上游桩柱和下游桩柱波浪荷载的影响。结果表明：由于桩柱的相互影响,作用在两桩柱上顺向波浪荷载和横向波浪荷载均不同于孤立桩柱情形,群桩系数KG与桩柱间距L有密切关系,对于顺向群桩系数KGx,当桩柱间距L与其直径D的比值小于1.0时,上游桩柱顺向群桩系数KGxu＜1.0,下游桩柱顺向群桩系数KGxd＞1.0,两桩柱的横向群桩系数KGy可达3.0～4.0。随着间距的增加,KGxu逐渐增大、KGxd逐渐减小、KGy大幅减小。当L/D＞4.0时,基本可以忽略两桩柱的相互影响。     

自升式平台圆柱桩腿与桩靴相交处的简化疲劳分析

研究了自升式平台圆柱桩腿与桩靴相交处结构的简化疲劳分析方法。首先建立平台整体水动力模型,计算得到基于一定概率下的波浪载荷。然后建立部分圆柱桩腿和整个桩靴的有限元模型,依据该概率下的波浪载荷计算得到桩腿与桩靴连接结构的最大热点应力范围。最后根据简化方法公式计算了此处结构在该概率下对应的许用应力范围并进行校核。该方法可为同类型结构的简化疲劳评估提供重要的参考意义。     

海工码头斜桩观测试验研究

为了确定码头结构中的斜桩在施工期的控制条件,确保斜桩在施工期间的质量和安全,本文介绍了斜桩在波浪、水流和潮位等因素作用下的桩身受力特性的试验研究。结果表明上述因素对桩身受力特性的影响是直接的,在施工期间,不能忽视波浪、水流和潮位等因素对斜桩的影响。     

不规则波作用下9桩串列群桩效应的实验研究

小尺度的群桩结构在海洋工程建筑物中应用广泛,其在波浪作用下产生的群桩效应也被国内外学者所关注,但是目前有关群桩效应的研究多限于较少桩柱。基于物理模型实验,对不规则波作用下,9桩串列群桩中各桩所受正向力、横向力进行了研究,结合对应波浪作用下孤立桩所受波浪力,分析了正向力和横向力群桩系数K_(G,1/3)、K_(GL,1/3)随相对桩距S/D和KC_(1/3)数变化的规律,并对比了群桩中各桩上群桩系数的区别。     

波流作用下钢管桩动力响应的数值模拟

在港口工程和海洋工程中,钢管桩施工就位后就会受到波浪和水流荷载的作用,钢管桩在波流荷载下的动力响应对结构安全有重要影响;尤其是在上部结构没有完成时,桩只能靠自身结构承受这些荷载。文中选用改进的JONSWAP型谱模拟不规则波浪,根据莫里森公式计算作用于桩上的随时间变化的波流荷载,利用有限元法并结合newmark方法,得到钢管桩的结构内力和变形在时域内的变化。利用以上模型对一栈桥钢管桩进行了波流荷载作用下的动力响应分析,对于评估钢管桩的结构设计具有重要的参考价值。     

大数量桩柱波浪力的机理研究

研究了大数量桩柱的波浪力特性，基于特征函数展开和块矩阵求逆方法，导出了一种计算大数量桩柱波浪力的递推算法，数值结果表明，在周期性布置的桩柱阵列中，在某些特定的波浪频率下，存在“波浪频率下，存在”波浪俘获“现象，当发生波浪俘获时，波浪力的幅值可呈几倍到几十倍的增加，采用不等间距的桩柱，可有效地减小桩柱在特殊频率下的受力幅值。     

考虑流固耦合影响的水中桩基结构振动特性分析

水-结构的耦合振动是一个比较复杂的问题,在设计中,只有考虑水体对结构基频及阻尼比等振动特性的影响,才能使结构设计更为合理、可靠。以往研究多分析水体的附加质量效应对桩柱基频的影响,对水深、桩径、上部结构等因素的影响尚缺乏进一步的研究,对水体的阻尼比增大效应也缺乏定量分析。鉴于工程的需要,利用有限元分析软件ADINA建立水体-桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,对流固耦合作用下结构的基频和阻尼比进行计算,分析多种因素对水中结构振动特性的影响,并给出水体产生的阻尼比推荐值。结果表明,水体会引起结构基频降低及结构阻尼比增大,流固耦合作用对振动特性的影响不容忽视。     

半刚性水泥搅拌桩软基加固三维数值模拟

半刚性水泥搅拌桩加固处理的海堤软基沉降计算等问题基本以复合地基法为主。为对比分析复合指标与实体桩计算结果的差异,结合某斜坡式海堤工程实例,以岩土有限元软件PLAXIS 3D作为分析平台,分别采用实体桩及复合指标建立水泥搅拌桩海堤软基加固稳定性分析的空间弹塑性有限元数值模型。结果表明,实体桩模型能够较清晰地模拟出桩间土体的"土拱"效应、桩头平面处桩土间的沉降差,以及水泥搅拌桩对于桩间土体的"约束"作用,更为真实地反映软土地基的位移及应力分布情况。分析成果对类似工程以及半刚性桩加固处理软基的数值模拟计算具有一定的参考意义。     

Experimental and numerical study on tuned liquid dampers for controlling earthquake response of jacket offshore platform

Earthquake loading has to be considered when the offshore platform is constructed in active fault zone. Tuned liquid dampers (TLD) have been proposed to control the dynamic response of structures. Liquid sloshing experiments on cylinder tank show the sloshing happens more seriously when the frequency of external excitation is close to the fundamental sloshing frequency of liquid. Lumped mass method is employed to numerically analyze the controlling earthquake effect on TLD. Based on TLDs the feasibility to control earthquake response of jacket platform is studied and applied to CB32A oil tank platform. Using extra TLDs in CB32A to control the seismic response of the platform is researched by the model test and numerical simulation. Lumped mass method can simulate the behavior of TLD during earthquake very well and gives close numerical results compared with those from model experiments. It has been found that the ratio of the fundamental sloshing frequency of liquid to the natural frequency of platform is the key factor to control earthquake response. The larger ratio of water-mass to platform-mass is also useful to reduce vibration as well.     

海洋平台钢桩可打入性研究

针对钢桩大直径、超深入泥且方向变化,施工中会发生溜桩、拒锤等现象,利用GREWEAP软件进行钢桩可打入性分析,根据波动理论对开口桩进行打桩分析,对沉桩中贯入深度与锤击数进行理论和实际对比,结合工程实例,验证分析的准确性,提出施工建议。     

地震作用下码头钢管桩的损伤演化规律

为研究全直钢管桩码头的损伤演化规律,采用欧进萍地震损伤模型量化码头钢管桩的损伤程度,通过ABAQUS有限元软件建立码头排架结构的计算模型,分析结构在地震作用下的动力时程响应,研究码头桩基随地震时程、地震动强度的损伤演化规律。结果表明,码头各桩损伤发展主要发生在地震响应剧烈的时期,桩顶是塑性发展区域,桩基反复进入塑性状态,导致结构逐步破坏;桩基损伤值由位移项和能量项构成,位移项前期贡献较大,能量项后期贡献较大,位移损伤的占比要高于耗能损伤;各桩损伤值随地震动强度的增大呈上升趋势,由海侧向陆侧桩基的损伤逐渐增大,陆侧桩承担更大的水平地震力,是耗散地震能量的主要构件。     

MTMD to increase fatigue life for OWT jacket structures using Powell's method

The Powell's method was developed to determine the optimal stiffness and damping of multi-tuned mass dampers (MTMD) in offshore wind turbine (OWT) support structures under fatigue loads. Numerical examples indicated that the Powell's method results are always better than those using MTMD formulations. With the exception of the blade passing (3P) frequency, it was found in this work that a positive integer (n) multiple of the 3P frequency will also result in a large wind-induced vibration, which can be excited by the frequency of the first structural vertical rotation mode and will cause significant fatigue damage. The first translation mode TMD installed at the tower top is efficient to increase fatigue life at the tower and brace connections, but it cannot reduce fatigue damage at the column and brace connections below the platform. The second translation mode TMD can reduce fatigue damage resulting from large wave loads and thus increase the fatigue life of the braces and columns. The mode-3 TMD with a reduction in the 3(3P) vertical rotation can effectively increase the fatigue life of the braces and columns. Thus, the appropriate use of these TMDs can be effective for the fatigue problem of OWT support structures.     

基于SESAM软件的自升式平台波浪载荷计算分析

基于SESAM软件计算自升式平台的波浪载荷。针对站桩状态的波浪载荷计算，需要选取环境参数、波浪理论和水动力系数；针对航行状态的波浪载荷计算，需要建立湿表面模型与质量模型、设置参数和预报波浪载荷。计算方法对其他类似结构的设计具有一定的指导意义。     

海上风机导管架基础钢管桩稳桩平台结构强度分析

海上风机导管架基础钢管桩沉桩施工通常需要专门的稳桩平台辅助进行。结合作业工艺要求、海洋环境条件和相关规范,对钢管桩稳桩平台进行结构设计。采用SESAM软件和ANSYS Workbench软件分别对稳桩平台整体结构强度和吊耳局部结构强度进行计算分析,并根据规范对计算结果进行评估。结果表明,稳桩平台整体结构强度和吊耳局部结构强度均满足规范要求。该计算分析方法同样适用于海上升压站导管架基础、海上单桩基础稳桩平台或其他类似导管架结构的强度评估。     

一种新型延展式张力腿平台及其水动力性能

文章提出了一种由四个立柱和一个环形浮箱（四个方型截面梁组成）组成的新型延展式张力腿平台。与传统延展式张力腿平台相比,新型延展式张力腿平台有更少的组块和组块间焊缝,因此它的建造成本更低、建造周期更短。新型延展式张力腿平台将延展式结构改进为浮箱的一部分,这就解决了传统平台的延展式结构与浮箱连接处焊缝疲劳损伤问题。文中对结构进行了水动力性能分析以证明其动态响应可靠性。基于三维势流理论对新型平台进行频域内的数值模拟,得到了新型平台的附加质量和势流阻尼。考虑新型平台和张力筋腱系统的耦合作用,分析了新型平台在风、浪、流联合作用下的非线性动态响应。时域分析得到了新型平台在时域内的位移响应。水动力分析结果证明了新型延展式张力腿平台有可靠的水动力性能,并且满足在南海环境条件下的安全要求。     

海上堤坝施工质量控制要点

针对海上人工填海造岛后，用堤坝进行岛-岛、岛-陆连接的不同施工方法而采取的不同防渗、止水工艺过程中存在的质量控制要点进行分析。对海上采用高压旋喷桩止水、防渗与陆地干法采用钢板桩止水、防渗的效果进行对比，得出钢板桩止水、防渗效果优于旋喷桩止水、防渗的结论。