船舶尾流冲刷作用下抛石基床块石稳定性计算方法研究

船舶尾流是导致重力式码头抛石基床冲刷破坏的重要因素之一,国内港口、海岸工程设计规范中未考虑船舶尾流作用对抛石基床块石稳定性的影响。文章通过总结、对比、分析国外船用螺旋桨射流流速分布研究成果,得到了螺旋桨射流流速分布规律,提出了船舶尾流冲刷作用下抛石基床块石稳定性计算方法,并利用该方法计算并分析了某重力式码头抛石基床块石的冲刷情况。计算结果表明:螺旋桨射流起始段和主体段的流速均可能对抛石基床块石产生冲刷影响,且主体段水流对块石稳定性影响更大,船用螺旋桨桨轴线距基床顶面高度2倍桨直径内的区域可作为船舶尾流冲刷影响区。     

螺旋桨射流对抛石基床冲刷的数值计算

抛石基床遭螺旋桨射流冲刷破坏而危及码头使用安全,是近几年码头检测评估工作中的新问题,国内海港工程设计规范中未考虑船舶尾流作用对抛石基床的冲刷影响。采用计算流体力学软件Fluent建立螺旋桨射流流场三维数值模型,并利用螺旋桨射流流速的理论研究成果对数值模型进行验证。通过数值模拟,研究螺旋桨射流在码头岸壁和基床底面影响下的变化规律,建立了船舶尾流在重力式码头前沿的最大冲刷流速及其位置的经验公式。     

船舶螺旋桨作用下直立式码头的护底流速计算

针对船舶螺旋桨对直立式码头的护底冲刷作用愈来愈严重,而我国的港口工程规范中缺乏该类设计的计算的问题,进行了螺旋桨作用下直立式码头的护底流速研究。采用国外各类规范以及相关文献的计算方法,以正在实施的科特迪瓦阿比让扩建项目一期工程为例,对比总结出直立式码头底部的护底冲刷流速的荷兰计算方法和德国计算方法,给直立式码头结构的护底设计提供依据。     

板桩码头前防冲刷计算方法研究

现行港工规范对于板桩码头前防冲刷计算规定不太完善,国外工程设计难于取信于人.鉴于此,结合国外专业论述及规范给出适合国外工程板桩码头前防冲刷计算的具体方法,并以实际工程作为算例,按照上述方法及国内规范规定方法进行计算对比,以此指出我国板桩码头防冲刷设计未考虑船舶引起的防冲刷的不足,建议对现行规范进行修编,与国际规范接轨.     

螺旋桨洗流在实体式码头前沿砂质海床上的间歇冲刷试验研究

随着高功率发动机在船舶上的使用以及船舶机动性能的提高,螺旋桨洗流在实体式建筑物周围的冲刷正逐渐成为冲刷研究的重要内容之一。首先自行研发了一套一体化试验设备,之后利用该设备进行了螺旋桨洗流对实体式码头砂质海床的间歇性冲刷试验研究。通过对d_(50)=0.7 mm的原型砂土海床的间歇冲刷试验发现:在同等试验条件下,与连续冲刷相比,间歇冲刷会加深冲刷坑的深度,加深范围介于1.3%~24.8%;间歇冲刷时单次冲刷时间长度越短,冲刷次数越多,冲刷深度加深的越明显;且随着螺旋桨到码头面距离的增大,间歇冲刷引起的冲刷深度的增加越明显。最后提出了最大间歇冲刷深度的定量预测方法,该方法可为实体式码头前沿砂质海床的间歇冲刷防护提供理论支撑。     

直立式码头在船舶推动器射流作用下的防冲刷设计

随着船舶推进系统的引擎功率越来越大,推动器射流对海床的冲刷作用也越来越严重,影响直立式码头的使用安全。文章结合PIANC等有关国外文献资料,总结、对比了螺旋桨射流流场的分布规律和海底冲刷流速的不同计算方法,并对射流作用下抛石防护和模袋混凝土防护的设计方法进行了综述。     

船舶尾流作用下码头抛石基床稳定性物理模型试验研究*

采用物理模型试验方法对船舶尾流作用下码头抛石基床稳定性开展研究。选用长14 m,宽8 m,高度1.2 m的开敞式矩形水池作为试验水池,精选颗粒均匀的块石作为试验用基床块石。利用潜水泵模拟拖轮螺旋桨射流,通过调整不同功率潜水泵的出流位置控制研究区域的流速。采用先进的多普勒点式流速仪测量基床抛石前缘和后缘的流速,得到能够对块石基床稳定性造成破坏的流速指标,并经实际工程验证了本模型研究成果的可靠性。     

基于国外规范的船舶射流作用下重力式码头护底设计

针对船舶射流作用下码头护底损坏的工程问题,分析比较了PIANC推荐的荷兰方法和德国方法,以及The Rock Manual推荐的算法。得出结论:荷兰方法对块石护底的设计较为适用,德国方法在均质土壤或级配土壤冲刷问题上有较好的适用性,重力式码头可适当增加护底冲刷流速计算值。基于研究成果,以非洲某港口项目为例,采用荷兰方法对重力式码头护底进行了设计。     

潟湖港区通航运河岸坡护底结构设计计算

大型潟湖港区往往通过狭长的运河航道与外海相连,运河内面临外海波浪、涨落潮流和船舶航行的多重影响,显著的波流耦合作用以及船舶螺旋桨射流冲刷给运河岸坡的护底防护提出了较高的要求。为了解决这种复杂水力环境下护底保护问题,通过对国际通用规范中相关计算理论的研究,总结提出了一套适宜的计算方法,便于工程人员更好地运用国际规范解决相关问题,同时可为国内规范的修编提供参考、助力中国规范与国际接轨。     

重力式码头抛石基床遭水流冲刷破损后的诊断和治理

结合工程实例,论述了重力式码头抛石基床遭拖轮启动工作时尾吹水流冲刷破损后的检测诊断方法和加固治理措施.通过潜水探摸检查和水下地形测量能得到抛石基床破损的部位和程度;通过测量拖轮启动工作时尾吹水流流速并与规范值比较,得到造成抛石基床10～100 kg块石启动的原因;利用规范法和有限元模型两种方法对码头现状的稳定性进行计算分析,试算得出抛石基床遭水流冲刷的极限进深值,并与潜水探摸实测值比较后评定码头的安全性;结合工程特点,提出浇注水下不离析混凝土填充沉箱前趾下空洞并采用模袋混凝土护面、护坡和护底的加固施工方案,旨在恢复和增强原码头抛石基床的设计顶高程及基床的受力性能并考虑到大流速作用环境,恢复和增强基床系数与板结防冲刷能力.