大圆筒围堰在波浪荷载作用下的稳定性数值模拟

采用数值模拟方法,建立某工程项目大圆筒围堰结构及其周围软土地基的三维弹塑性有限元模型,并结合加载系数法研究该系统在外海波浪荷载作用下的静力稳定性。结果表明:大圆筒结构在10年一遇高水位的10年一遇波浪荷载作用下的稳定性安全系数K=1.24,结构安全。随后,分析了大圆筒围堰结构及其软土地基在波浪荷载作用下的变形性状,最终,大圆筒围堰在波浪荷载作用下的静力稳定性能够满足要求。     

基于Boussinesq方程对大直径圆筒结构上波浪力的数值模拟

基于高阶非线性Boussinesq方程,并建立数学模型模拟波浪在大直径圆筒结构前反射,得到作用于结构上的波浪力,与公开发表的物理模型试验成果进行比较,符合较好.将其应用于某工况下圆形沉箱前波浪力的数值模拟,可为相关的工程设计提供参考依据.     

透空式双排圆筒防波堤消波性能数值模拟研究

双排圆筒防波堤是一种新型透空式防波结构,具有结构形式简单、利于水体交换、生态环境友好等优势,适用于软土地基海域的后方防护。双排圆筒防波堤利用前排桩、后排桩和后排挡浪板形成复杂的波浪掩护作用。为了研究该新型防波堤结构的消波性能,采用开源计算流体力学软件OpenFOAM,建立基于有限体积法和VOF模型的三维数值波浪水槽,开展了不同布置情况工况下的数值模拟。模拟结果表明,双排圆筒的消波性能受到前后排间距、前排圆筒间距等布置参数影响,模拟工况双排圆筒消波率在34%～50%。     

作用于圆柱壳结构上波浪力的多元线性回归分析

海岸工程结构的受力不同于一般土建结构,主要原因是必须考虑波浪荷载.我们进行了作用在大直径薄壳圆筒结构上波浪实验,在实验的基础上,引入多元线性回归分析对施工期作用在大直径薄壳圆筒结构上的波浪力及其弯矩的计算进行了研究,从而得到计算波浪荷载简单可行的公式.     

大圆筒结构倾覆的有限元模拟

采用有限元方法来分析单排大圆筒结构在波浪荷截作用下的倾覆,对不同埋深、不同径高比的大圆筒结构在波浪荷载作用下的转动进行了比较.计算结果表明,埋深的增大有利于该结构的抗倾覆稳定,而高度-直径比的增大则对该结构的抗倾覆稳定不利;高度-直径比较小时,埋深对结构转角发展的影响较小.     

大圆筒深水防波堤的设计简介

介绍大圆筒结构深水防波堤的结构特点，讨论圆筒结构曲面对波浪力的影响，分析圆筒结构与基床之间的综合摩察系数，圆筒结构的抗倾稳定等。     

透浪建筑物掩护水域波浪数值模拟研究

为了研究透浪水工结构掩护水域的波浪条件,采用MIKE21系列软件的BW模块及SWAN模型对假定工况下的波 浪传播进行了模拟。通过2组数值模拟结果与整体波浪物理模型试验结果的对比,比较了2种数值方法模拟掩护水域波浪条 件的可行性及适用性,然后采用SWAN模型模拟了12级风条件下潜堤掩护水域的风浪场,取得了较好的效果。     

《三维破碎波波浪数学模型研究与应用》达到国际先进水平

2006年12月26日交通部科教司在天津主持召开了交通部应用基础项目《三维破碎波波浪数学模型研究与应用》成果鉴定会。鉴定专家委员会的鉴定意见认为：由交通部天津水运工程科学研究所完成的该项研究成果具有创新性，总体上达到国际先进水平。该项目主要研究成果和创新点为：（1）提出了三维破碎波浪与任意形状建筑物相互作用的基本理论，采用交错网格技术、两步映射法、部分单元法和曲面组合法等数值计算技术和方法，成功地建立了三维破碎波浪数学模型。（2）提出了二相流概念在波浪模拟中Heaviside函数的新形式。采用该方法计算的压力分布场满足理论分布，保证了在波浪运动模拟中能得到精确的压力值，避免数值震荡、确保计算结果的精确可靠，具有创新意义。（3）模型建立了在二相流概念下的小振幅波、斯托克斯波、椭圆余弦波、孤立波和线性不规则波的造波方法；并采用相应波浪理论进行了验证。采用水体在方箱中震荡和波浪与大直径圆筒作用的理论解及波浪越潜堤的试验结果分别对模型进行了验证，结果表明模型有很好的质量和能量守恒性；模拟的波浪与理论解相当吻合，该模型能够很好地反映波浪的反射、绕射和非线性变形等特性。（4）采用卷破波和崩破波与直立圆筒作用的两组物理模型试验对该模型破碎波情况进行验证，分析了破碎波与直立圆筒作用的压力分布和流场分布，数值模拟和物理模型的波高分布和压力分布基本一致。进一步证明了模型的科学性和合理性，并为工程应用奠定了可靠的基础。     

带阻尼板结构的圆筒型平台波浪载荷预报分析

运用三维势流理论和Morison公式相结合的数值计算方法分析筒型平台的运动响应和波浪载荷特点,采用Morison公式计算平台舭部阻尼板结构的波浪力;对于大尺度结构,波浪载荷采用线性绕射理论进行计算,分析表明,该圆筒型海洋平台的波浪力和运动响应计算结果可直接用于结构设计.     

基于数值和实验方法的非透浪梳式防波堤的水动力学特性研究

采用源函数造波法建立了三维数值波浪水槽模型,模拟了不同随机种子数(NW)下的随机波浪,与目标谱对比的结果证明当NW=200时,采用文中的数值方法可以得到较好的模拟精度;建立了随机波浪对一种非透浪梳式防波堤作用的数值模型,通过数值模拟结果和实验结果的比较,验证了该数值模型的有效性。对该非透浪的梳式防波堤的水力学特性进行了实验研究,并应用上述数值方法对结构的所受冲击波浪力机理进行了分析,数值结果证明在该结构的危险水位下,由结构的翼板和胸墙下底板所构成的异型空腔结构是导致翼板上产生较大冲击压力的主要因素。在此基础上,为了消减翼板的冲击压力,提出一种改进的结构型式,最后对该改进结构的翼板上波浪力特性和波浪反射系数进行了实验研究。     

An experimental study of irregular wave forces on multiple quasi-ellipse caissons

An experimental investigation of irregular wave forces on quasi-ellipse caisson structures is presented. Irregular waves were generated based on the Jonswap spectrum with two significant wave heights, and the spectrum peak periods range from 1.19 s to 1.81 s. Incident wave directions relative to the centre line of the multiple caissons are from 0＆#176; to 22.5＆#176;. The spacing between caissons ranges from 2 to 3 times that of the width of the caisson. The effects of these parameters on the wave forces of both the perforated and non-perforated caissons were compared and analyzed. It was found that the perforated caisson can reduce wave forces, especially in the transverse direction. Furthermore, the relative interval and incident wave direction have significant effects on the wave forces in the case of multiple caissons.     

带横隔板开孔沉箱所受波浪力的研究

研究了斜向波与无限多开孔沉箱的相互作用。依照结构物的几何形状,整个流域被分成无限多个子域,在每个子域内应用特征函数展开法求解速度势。对于沉箱内的波浪运动,引入相位差概念;同时,在构造反射波模型时,考虑了结构物的几何形状影响。进行了数值试验,分析了开孔沉箱水平波浪力及横隔板受力特点,详细讨论了波浪入射频率、入射角度、相对消浪室宽度及开孔影响系数对开孔沉箱波浪力的影响。     

沉箱箱壁计算分析和局部优化

采用结构计算程序AN SY S,对北方某港拟建的15万吨级矿石转水码头大直径圆沉箱箱壁进行了计算。对桥梁计算中通用的影响线加载程序进行修改,编制成适用于卸船机荷载的动态规划程序,并嵌入结构分析程序中,计算出最不利组合工况下的沉箱箱壁受力;同时参考AN SY S拓扑优化结果,对沉箱消浪孔形式和布置位置等进行了调整,计算分析后给出了受力性能更为合理的细部构造布置。     

花瓣形沉箱在波压力及贮仓压力作用下的数值分析

沉箱式码头在现代港口工程中应用越来越广泛，沉箱形状也越来越复杂。依靠常规的设计方法往往难以确定复杂形状的沉箱结构内力分布。采用大型有限元分析软件ANSYS对摩洛哥Tangier港码头工程的花瓣形沉箱进行有限元分析，得到沉箱在波压力和贮仓压力作用下内力分布规律，可为沉箱设计提供依据。     

超大异型沉箱施工技术

大连香炉礁新建造船坞泵房,采用先预制沉箱、水上安装后进行内部施工的工艺,施工实际效果表明,应用Iventor软件建模辅助计算沉箱吃水、浮游稳定,效果显著;施工中结合工程的实际情况采用了条件不同的3个预制场依次预制超大异型沉箱、钢封门后安装改为与混凝土现浇同步进行、双钩安装超大异型沉箱等施工工艺,确保了目前国内规模最大的预制沉箱结构安全、优质、高效地施工完成,为以后超大异型沉箱的施工提供了成熟的施工技术.     

气囊助浮方法在沉箱溜放、拖运中的应用

用气囊助浮法溜放沉箱下水可以在不配备半潜驳设备的情况下,利用既有预制厂的条件,完成预制厂下水滑道尾端水深受限制的大吃水沉箱的溜放和拖运。文中以大连港新港改扩建二期15#、16#泊位水工工程为例,介绍了采用橡胶气囊助浮沉箱下水溜放、拖运的新工法,阐述了气囊助浮沉箱的原理,探讨了气囊助浮沉箱的浮游稳定计算方法。     

5000 t沉箱整体预制施工

电厂泵房采用5 000 t沉箱,如此大型的沉箱预制、出运在国内为首创。介绍沉箱的施工方法及注意事项。     

橡胶气囊辅助沉箱下水和拖运新工艺的研究与应用

文章介绍了大连港新港改扩建15号、16号泊位水工工程及大连曹家屯船坞采用橡胶气囊辅助沉箱下水溜放、出坞和拖运沉箱的新式工艺,探索了绑浮橡胶气囊的沉箱的浮游稳定计算方法,为沉箱下水、拖运工艺积累了经验。     

消浪孔沉箱的开孔封堵、溜放与安装施工技术

超大型消浪孔沉箱的建造、移运和安装对于施工设备和技术都是一个很大的挑战。以青岛港董家口港区北一突堤4#泊位工程为例,介绍沉箱消浪孔封堵采用内拉悬挂钢模板封堵工艺,克服了传统封堵方式的不足,实现了"中间隔墙消浪孔不封堵、沉箱候潮安装"的工法;同时介绍消浪孔沉箱在溜放、浮运和安装过程中的计算及施工关键技术。该工程的成功实践,为超大型消浪孔沉箱的移运和安装提供了借鉴。     

防波堤码头工程施工防台风措施的策划研究

码头与防波堤相结合的突堤式构造体主要由沉箱和抛石斜坡堤组成,在整体结构未形成前构造体的抗风浪能力较差．台风季节施工中构造体的安全是顺利完工的关键。结合福建鸿山热电厂煤码头及引堤工程的案例,浅析台风造成防波堤损毁的原因．总结防波堤码头施工期防台风安全措施策划的经验,提出减少施工期风损的建议,可供类似工程的设计与施工参考借鉴。