波浪作用下海上风力发电装置基础海床的液化研究

基于FLOW软件建立三维数值波浪水池模型,模拟海上风力发电装置筒型基础周边的波浪场和海床表面的波压力,利用有限元软件ABAQUS建立筒型基础及周边海床的三维动力响应数值模型,研究不同波浪条件下筒型基础周边海床的动力响应和液化深度。研究结果表明：波浪作用下海上风电筒型基础迎浪侧的海床易发生液化,风力发电装置基础周围海床的液化深度随波高加大而增加,由于筒型基础的人土深度较大,筒内土体不发生液化。     

复合筒型基础周围土体在波浪作用下的动力响应

利用OpenFOAM模拟数值波浪水槽,将复合筒型基础周围海床受到的波压力作为初始条件输入有限元软件ABAQUS,建立波浪作用下海床动力响应模型。数值模拟结果与实验结果及解析解吻合较好。运用此模型进行了复合筒型基础周围海床在行进波作用下动力响应研究和土体特性对波浪作用下海床动力响应的影响分析,结果表明,海床孔隙水压衰减速度随着海床渗透系数和弹性模量的增加而增大。     

非线性立波作用下砂质海床动力响应及液化研究

利用傅立叶级数近似法求解非线性立波作用下海床表面波压力,基于波浪作用下海床动力响应的二维准静态模型以及液化判定标准,模拟非线性立波作用下海床动力响应以及液化深度。线性与非线性立波计算结果比较表明:当相对水深较大时,非线性立波波峰处波压力出现双峰,波谷处的波压力明显大于线性立波波谷处波压力;海床中孔隙水压力在波峰时也表现出双峰型特性,且波谷时的海床压力增大;在相同波浪条件下,非线性立波作用下海床更易液化,且液化深度大于线性立波作用下液化深度。     

新型海上风电基础地基冲刷深度试验研究及床面剪切力分析

海洋环境作用下海上风电基础周围海床会产生显著冲刷,冲刷深度过大会严重影响风电结构体系的安全。复合筒型基础是一种新型的浅基础,其对冲刷的敏感性更大。以新型的海上风电复合筒型基础为研究对象,开展了波流作用下基础周围地基冲刷特征的物理模型试验,探究了基础周围海床的冲刷变化规律及最大冲刷深度,基于波流-复合筒型基础-地基相互作用的数值模型分析了海床表面剪切力的分布特征,考察了最大冲刷深度与最大床面剪切力的关联性。研究结果表明：波流作用下复合筒型基础最大冲刷位置位于基础后方、毗邻基础的位置,最大冲刷深度随波高、周期、流速的减小而减小,基础周围海床最大冲刷深度与其最大床面剪切应力的分布有一定的相关关系。     

新型海上风电复合筒型基础波浪荷载研究

对于新型海上复合筒型基础,现行规范中还没有提出计算波浪荷载的方法。文章基于开源程序OpenFOAM建立了波浪与结构物相互作用的三维数值波浪水槽,并针对复合筒型基础在不同波浪条件下的波浪荷载进行了大量模拟。利用模拟结果提出了分层计算方法中波浪力矩作用点的修正公式,修正结果可以较为准确地计算波浪力和力矩。     

钢管桩基础周围海床在极端波浪作用下的瞬时液化分析

以广东某原油码头工程为例,基于不可压缩粘性流动的Navier-Stokes方程和Biot固结理论,建立极端波浪作用下钢管桩周围密实海床的有限元数值模型,得到海床动力响应的过程。通过敏感性分析的方法探讨波高、水深、桩径对瞬时液化深度的影响。其研究结果为可为工程项目提供解决工程问题的思路,也为类似工程提供安全性的参考。     

波浪作用下砂质海床最大液化深度

根据线性波浪作用下饱和海床内孔隙水压力分布的解析解和波浪作用下海床液化的判别准则,推导了均匀海床最大液化深度的计算公式,并根据该公式提出了防止海床液化措施的建议。     

波浪冲击作用下海洋结构物的动力响应

通过对海洋结构物在波浪冲击作用下动力响应的试验研究,分析了波浪冲击作用下结构物最大动力响应及出现的时间。基于Fourier变换的频谱分析,得到了波浪冲击荷载作用下平台结构的水平和竖向振动特性。当入射波频率接近平台水平固有频率时,在水平方向会产生共振。结构物模型竖向刚度较大,试验中竖向不发生共振。     

循环荷载作用下黄河口海床土的动力响应数值模拟研究

针对黄河口海床典型研究区,应用plaxis有限元岩土工程数值模拟软件,采用摩尔-库伦本构模型对海床土在循环冲击荷载作用下的动力响应进行数值模拟。通过分析不同位置土体颗粒在不同级别振动能量下的位移及加速度等信息,研究海床土的动力响应及对振动能量的吸收特征,为黄河口海床土在循环荷载作用下的稳定性分析提供依据。     

波浪作用下可渗沙质海床模型相似率研究*

海床渗流是海洋工程设计中重点考虑的因素之一，其影响着建筑物的稳定性，严重时还会引起海床液化。现有波浪与海床相互作用的有关研究尚未解决实验室内海床的模拟方法问题。基于此，进行波浪作用下可渗沙质海床模型相似率研究，通过系列波浪水槽物理模型试验，基于原型孔隙水压力与模型值相似的条件，提出实验室内模拟海床的相似准则。结果表明：沙质海床相似比尺与模型几何比尺的关系为λ海床=λ1/3。     

动荷载作用下大圆筒基础离心模型试验

介绍了大圆筒基础在循环动荷载作用下的离心模型试验结果.研究在动荷载作用下大圆筒基础的动力响应,并比较了荷载强度和基础刚度对基础动力响应的影响.综合孔压变化和基础沉降规律分析基础有两种可能的破坏模式:最初一两小时内振动的液化破坏和长时间激振后沉降过大引发的问题.将单筒连接成多筒基础,以增大基础刚度,则在相同动载强度下,周围孔压增长和激振沉降均小于承受相同荷载条件的单筒基础.     

土体固结对筒型基础结构工作性能的影响

为了分析土体固结对筒型基础结构工作性状的影响,使用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和结构自重作用下土体的固结过程。得到筒壁的土压力、筒底的竖向位移和基底水平切力在固结作用下的变化趋势,重点分析固结对筒型基础结构稳定性的影响。结果表明,固结使作用在结构上的力和结构产生的位移发生变化,土体发生不均匀沉降,抗倾覆稳定性降低为0.625倍,抗滑动稳定性增大为1.25倍。     

结构-波浪-海床耦合系统动力有限元分析

基于MSC．Marc软件平台，建立了结构-波浪-海床耦合系统的有限元计算模型，并通过二次开发，成功地将土动力学中广泛用于计算土体在动荷载作用下响应的等效线性算法引入软件中。对模型进行了动力计算，考察了此类结构在动力荷载下的响应。     

随机波浪作用下砂质海床中的孔隙水压力响应

本文以动弹性固结理论和线性渗流理论为基础，建立了求解随机波浪作用下饱和砂质海床中孔隙水压力响应的有限元方程，并用Wilson-θ法进行动力响应求解。海床可为具有任何边界条件的分层分块介质，作用波浪可为任何形态的随机波浪。忽略波浪和海床的动态相互作用，海床面上的波浪压力可先按各种波浪理论进行计算，之后作为边界塔荷载作用于海床。计算孔隙水压力与模型实验的量测值吻合较好。通过计算讨论分析了砂质海床中的孔隙水压力响应。     

基于ANSYS模拟潜坐结构吸附力

基于ANSYS软件分析结构物提升过程中淤泥质海床对结构物的吸附力,模拟结构物在提升力作用下土中的应力应变情况。结合ANSYS中的接触分析、单元生死,以及DP材料来模拟土体,分析确定极限吸附力的大小,并与理论公式计算结果进行比较;分析结构物周围土体在提升力作用下位移场分布变化及结构物与土体相互作用时的复杂应力状态。     

气浮筒型基础结构规则波中运动响应

基于近海风电场快速建造的"大尺度筒型基础的浮运拖航"关键技术以及筒型基础作为边际油田开发的基础形式的背景,同时考虑气浮基础各分舱中水和空气的刚度,推导多分舱筒型基础整体的垂荡和纵摇刚度。建立气浮筒型基础的运动方程,以CBF-3-150海上风电复合筒型基础为例,用数值解法揭示其基础在规则波浪下不同航速和不同波浪入射角对气浮筒型基础运动状态和筒内气垫状态的影响。以理论计算预测筒型基础在规则波下的运动特性。     

离岸深水港轻型码头在波浪作用下动力响应研究

对离岸深水港轻型码头在强浪作用下的动力响应进行研究,依据JTJ 213—1998《海港水文规范》的环境条件和环境荷载规范,在考虑桩-土耦合效应下对海洋极端波况下离岸深水港轻型码头结构的动力响应进行了数值模拟;并对比了不同阻抗处理下桩柱响应与采取基岩面固结简化下的不同。研究结果表明,桩土耦合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,考虑耦合作用时结构运动响应为岩面固结简化下的45%~65%,在不规则波作用下码头结构响应峰值远高于规则波下峰值结果,尤其不规则波的高频成分更能激发结构物的动力响应。建议在深水轻型码头结构物设计中采取更接近实际的基于两相饱和介质理论的桩基阻抗;在不规则波作用下尤其当频率较高时,不规则波中高频成分与轻型码头的固有频率接近易引起较大动力响应,在工程设计中需引起注意。     

海床冲淤模型中长周期动力代表数据输入的概化研究

海床冲淤变换属于长期行为,其海洋动力输入条件的概化处理是模型初始输入动力条件的一个关键问题。在本文中,利用波浪、潮流二维泥沙数学模型对长周期动力海床模型中代表数据输入的概化条件作了进一步的研究:采用比较代表条件与真实条件下多年实测平均海床冲淤强度近似以及把潮周期中具有平均意义的波浪过程概化要素叠加到潮流场中的方法分别对实际潮流、波浪数据进行概化处理的方法来模拟波流共同作用下的海床地形演变过程。并对黄河三角洲的胜利油田海区、岸线进行了验证计算。     

波浪中受侧壁影响的船舶航行水动力性能研究

在海洋平台附近,工作船的水动力性能会受结构物侧壁的影响而下降。基于Rankine源常值面元法,建立考虑岸壁和波浪作用的船舶水动力数值模型并在时域上求解。选取经典Wigley III船模计算各波长下的水动力和运动响应幅值,并将模拟结果与其他方法的计算结果对比,验证了数值研究方法的合理性和可靠性。通过参数的敏感性分析,揭示航速、波浪特征和侧壁对船模运动响应的影响,为船舶在复杂海域中的水动力响应实时预报服务。     

吹填土对筒型基础结构工作性能的影响

针对吹填土对筒型基础结构工作性能影响的问题,进行三维有限元模拟研究。采用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与吹填土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和不同厚度吹填土作用下筒型基础结构各点土压力的变化趋势,揭示筒壁所承受土压力的分布规律以及不同厚度吹填土的影响。该结果为防波堤的筒型基础结构稳定性验算提供了依据。