涌浪及长周期波作用下打桩船动态响应试验研究

工程船舶由近岸施工逐渐走向外海施工,然而非洲和拉丁美洲的一些国家海域波浪周期较大,对工程船舶安全作业带来很大困难。通过物理模型试验,系统研究了打桩船在涌浪长周期波作用下的动态响应,给出船舶运动量随波浪的变化规律,特别是波浪周期接近船舶自振周期或锚泊系统自振周期时,船舶的运动量增大明显。有关研究成果可为打桩船外海作业特别是涌浪长周期波海域施工作业提供技术参考和支撑。     

打桩船锚泊系统改装方案试验研究

结合智利圣文森特码头工程,由于工程附近海域涌浪较多,对传统打桩船的打桩施工带来极大困难,严重影响打桩施工的质量和进度。通过物理模型试验,对不同波浪作用下打桩船锚泊系统改装方案即四点锚固方案进行相关试验研究,在船体四角沉入锚锭,在不同锚链预拉力(90 t、182 t、219 t)条件下,测试打桩船6个自由度的动态响应和各锚泊缆绳拉力值及固定锚链的拉力值。试验结果显示增加锚链的预拉力和船舶吃水后,船舶的运动量特别是摇摆角明显减小。在此基础上增加船舶锚泊缆绳的预张力能进一步降低船舶运动量,提高船舶的作业能力。有关研究成果为打桩船外海作业特别是涌浪、中长周期波海域施工作业提供了技术参考和支撑。     

东海涌浪环境下大型起重船吊装组块耦合运动响应数值模拟研究

我国东海海洋环境复杂,经常出现小波高、长周期的涌浪.长周期涌对系泊大型起重船吊装海洋平台上部组块影响比较大,尽管涌的波高较小,但是,吊物组块运动幅度明显比同等波高海况时的要大,严重影响了海洋平台的安装施工效率和进度,甚至威胁作业安全.本文采用水动力势流软件,建立系泊-大型起重船(包括吊臂)-索具-大型组块吊物的耦合运动模型,研究复杂涌浪环境下耦合系统运动响应特性及其机理,并开展了参数敏感性分析,讨论对耦合响应影响因素.最后,对东海涌浪情况下起重安装施工,提出了降低吊装组块运动响应的建议措施.     

涌浪海域起重船运动响应特性与作业窗口分析

长周期涌浪对船舶耐波性是极大考验,对于作业条件要求严苛的起重船表现尤甚。以涌浪海域施工的起重船为例,采用数值计算方法对运动微分方程求解,并得到标准海浪谱作用下的船体运动幅值预测;与此同时,监测施工海域的波浪参数以及船体运动幅值,并与数值分析得到的结果对比,验证了理论方法预测船舶运动响应的可行性;此外,结合现场施工记录,分析得到了1 000 t起重船作业窗口条件。     

波浪作用下起重船-吊物系统耦合运动响应数值模拟

起重船舶在外海作业时受长周期涌浪的影响,吊物会发生大幅度晃动,严重时会影响施工效率和海上施工安全,为解决该问题,需对起重船-吊物系统在波浪中作业时的耦合运动响应规律进行研究.文章建立起重船-吊物系统的计算模型,通过频域计算分析得到起重船运动响应幅频算子;对起重船-吊物耦合系统进行时域模拟,研究波浪周期和吊绳绳长对吊物及船体运动响应的影响.计算结果表明,吊物是否发生大幅度共振与船体总体参数、波浪周期和吊绳长度有关;吊绳越长,吊绳承受的张力越大;波浪周期对吊绳张力的影响较小;吊物晃动对船体运动响应幅值的影响较小.     

桩顶支撑步履式沉桩技术

随着我国经济快速发展,沿海港口吞吐量大幅增长,运输船舶不断大型化,同时随着"一带一路"建设的推进,越来越多的外海深水码头需要建造,而外海中长周期波条件下的桩基施工是公认的技术难题。文章依托以色列Ashdod港口项目,分析了外海桩基施工的技术难点,开展了桩顶支撑步履式沉桩技术研究,该技术将步履式自平衡顶推技术引入码头桩基施工,消除了涌浪对施工平台影响,创新了外海桩基施工技术,为今后类似工程项目的顺利实施提供借鉴。     

横浪海况下"蓝鲸"号起重船吊装上部组块运动响应研究

"蓝鲸"号起重船舶在海上吊装大型上部组块施工过程中,有时受现场条件限制,会出现横浪吊装作业工况,此时组块运动容易偏大,威胁作业的安全,甚至造成设备损坏和人员伤亡事故.本文针对横浪-系泊系统-起重船-吊缆-上部组块复杂耦合系统,开展了数值模拟研究工作,分析吊装组块的运动响应规律和特性.将规则波中运动响应预报结果与水池模型试验结果进行了对比分析,验证了数值模拟的合理性及其精确性,揭示了起重船和吊物的耦合运动机理.针对典型横浪不规则波工况,开展了运动响应预报,并和Noble Denton相关衡准进行了对比,给出了允许施工作业工况的建议.     

高桩码头构件吊装新技术

在高桩码头预制构件安装中,传统工艺一般都采用起重船施工。在某些工程中,天气恶劣、海况复杂,在利用起重船安装时,受风浪等因素的影响,施工进度缓慢,配套船机投入大、利用率低、成本大,安全风险高。主要介绍一种码头预制构件吊装技术,转水上施工为陆上施工。采用该技术安装码头预制构件,作业时间长,安装速度快,风险小,精度高,造价低,在外海无掩护海域作业时尤为明显。     

常规起重船外海无掩护安装大型沉箱施工组织与控制

在常规情况下,大型沉箱外海无掩护安装须采用大型起重船组,才能克服恶劣海况,确保施工安全,但是,大型起重船组台班费高,船源少,进度与成本难于控制。以福建鸿山热电厂煤码头及引堤工程沉箱安装为实例,总结常规起重船在外海无掩护条件下成功完成大型沉箱安装的施工组织与措施,对类似外海工程沉箱安装具有一定的借鉴作用。     

外海长周期波浪作用下的斜坡堤结构设计

长周期涌浪和风浪的混合浪具有周期长、波能大的特点，该种环境下的斜坡堤结构设计不能简单地参照现行规范执行。依托某已建工程，采用计算及理论分析对其设计过程和物理模型试验验证过程进行对比分析，得出适用于外海长周期混合浪作用下的斜坡堤结构设计要点。结果表明，外坡护面块体的选用和防浪墙顶高程确定等设计需要额外考虑经验系数；墙后堤顶和堤后斜坡需要格外加强，堤顶尽量选用合适的防浪墙结构形式；现行规范的护底块石计算公式在浅水条件下并不适用。     

长周期波涌浪软覆盖层海域钢斜桩沉桩施工技术

本文以巴拿马Amador邮轮码头钢斜桩沉桩施工为实例,论述了长周期波涌浪软覆盖层海域钢斜桩沉桩技术,开发出一种结合顶升平台和斜桩导向架的海洋桩基施工装备,保证了施工质量、工期,可为类似条件下桩基施工工程提供有效借鉴。     

船艉开槽型安装船及其运动特性数值分析

浮托法作为一种成本低、耗时少的大型组块安装方法,被广泛应用于海洋平台的安装中。为将浮托法应用于东海海域平台组块的安装,需开发能适应东海长周期涌浪的海洋环境的浮托安装船。提出一种船艉开槽型海洋工程安装船,并根据安装船安装上部模块时对运动响应极值的限制,设计系泊系统。考虑东海长周期涌浪和短周期风浪以及风、流的联合作用,采用三维势流理论和非线性时域耦合分析方法,计算安装船在系泊状态下的时域运动响应极值,并分析校核系泊系统的安全性。研究结果表明,长周期涌浪主要影响安装船在系泊状态下的波频运动,包括垂荡、横摇和纵摇,安装船运动响应极值满足导管架上部模块安装施工要求,系泊系统安全性也满足要求。     

变化趴杆角度对起重船吃水影响的计算

本文对固定趴杆式起重船在固定吊重下，变化趴杆角度对起重船吃水的影响进行了分析，并结合工程实例进行验证计算，为其他海上吊装作业提供参考及借鉴。     

1000t起重船扒杆应力应变测试分析

以1 000 t起重船扒杆结构为对象,采用电阻应变测试法进行了应力应变测试分析。通过布置应变片,测出在相应工作状态下起重船扒杆结构各截面的应力应变,并与许用应力比较,最后分析得出结论。研究结果对相似起重船扒杆作业操作与测试试验有一定参考意义。     

基于二维海浪谱的风涌浪分离方法研究*

海浪通常以风浪和涌浪混合的形式存在。二者的成长、消衰、传播和破坏机制各不相同,实现风涌浪分离对海洋研究和工程应用具有重要意义。基于斯里兰卡汉班托塔海域的实测数据,讨论了传统波龄法中波龄阈值的选取问题,并对汉班托塔海域的海浪特征进行分析,最后利用波龄法对新提出的不依赖风速风向信息的超射法进行了研究。结果表明,波龄阈值取1.7时最为合理。汉班托塔海域为外海涌浪主导。超射法对外海涌浪的识别结果与波龄法一致,而对高频位置的风浪和局地涌浪给出了不同的结果,这主要是由海浪物理特性的改变慢于风速风向的变化引起。     

2400t双臂架起重船动力系统改造及应用

"三航风范"号是一艘2400t双臂架变幅式起重船,主要用于海上风机整体吊装。由于"三航风范"号是无动力起重船,在施工作业及风场移位过程中需要有拖轮协助作业,产生较大的费用。通过在起重船甲板加装甲板悬挂式推进系统,可使起重船具备一定的航行及移位功能,实现短途移位和机位调整,极大地提高了现场风机安装的作业效率。     

涌浪控制下的砂质海岸建港条件关键技术研究

本文主要基于长周期涌浪控制下砂质海岸的特征与建港特点,结合近年来承担的工程研究项目作为典型代表,根据当地海域季节性长周期涌浪长期作用的特点,分别对海岸波浪动力条件、岸滩演变规律及建港淤积问题进行了分析研究。得到了波浪防护决定港区口门朝向、破波带宽度决定防波堤规模以及泥沙冲淤强度决定港区口门位置等重要结论。     

缅甸LNG码头船舶并靠和双侧靠泊动态系泊分析

孟加拉湾开敞海域复杂水动力环境条件下,采取FSRU与LNG船舶并靠作业的平面布置。计算分析船舶在风、浪、流共同作用下的船舶运动量、系缆力和撞击力,并计算在不同波浪作用角度、不同周期下的允许作业波高,给出该海域采用并靠及两侧靠泊方式的泊稳条件。结果表明:1) FSRU船和LNG船的6个自由度运动量、系缆力和撞击力均随波高和波周期的增大而增大。2)在长周期波影响下,FSRU和LNG船的允许作业波高明显降低,纵荡运动更容易超标,LNG船舶的卸载对泊稳有利,FUSR和LNG船采用两侧靠泊的方式能更有效地抵御波浪影响。     

起重船海上风机单桩基础“运装分离”施工窗口计算

我国海上风电长期采用“运装分离”工艺路线进行大直径单桩基础施工，但缺乏大直径单桩施工窗口的量化分析研究。研究我国“运装分离”工艺路线的单桩基础施工工艺流程，探讨施工工艺的分解和阻碍起重船作业的因素，建立实际海况是否小于起重船限制作业海况条件和起重船运动是否可满足挂钩要求的两项起重船单桩基础施工耐波性衡准。采用基于时-频域联合计算的方法对“华西5000”起重船在广东粤西海域某海上风电场的施工窗口进行计算，结果表明：起重船是否满足挂钩作业条件是决定施工窗口的控制因素，冬季施工窗口比例远低于其他季节，但若起重船与运输驳船采用并靠和一字靠迎浪作业，冬季的施工窗口比例也可达60%以上。     

长周期波作用下强输沙率海岸岛式防波堤平面设计

针对长周期涌浪作用下强输沙率海岸的码头总平面设计问题,以贝宁湾某配套工作船码头项目为例,采用岛式防波堤方案。利用波浪数模试验、泥沙冲淤数模试验等方法验证岛堤平面设计的合理性,解决了平面布局问题。基于日本规范对船舶竖向位移进行初步计算,并利用水动力有限元分析方法对规范计算结果进行对比验证,解决了长周期波条件下的航道设计水深问题。结果表明：1）在长周期波、强输沙率条件下,波浪掩护决定口门朝向、岛堤轴线等布局条件;2）岛堤与破波线距离、进港航道水深是决定岛式防波堤平面位置的控制性因素,须合理论证和计算;3）日本规范计算方法较适用于长周期波条件下的航道水深设计,建议在类似工程中使用。