不同受力状态下沉入式大圆筒结构入土深度计算方法

沉入式大圆筒结构是一种适用于软土地基的码头、海岸及近海工程水工建筑物,沉入式大圆筒结构入土深度确定是该种结构稳定性设计的关键内容。假设圆筒绕筒轴线上某一点和绕筒母线上某一点转动二种变位模式;根据作用于圆筒上竖向力的大小,土对筒壁的摩阻力考虑竖直向上和向下二种情况;在土对筒壁的摩阻力竖直向上的情况下,考虑背离转动方向一侧地基土对筒底的反力作用。根据水平力、竖向力和力矩平衡条件,建立了沉入式大圆筒结构入土深度计算方法,对现有方法做了修改和完善。结合工程实例,对不同计算模式进行了比较分析,并研究了作用于圆筒上的竖向力和水平力对入土深度的影响。     

带卸荷板的大圆筒结构受力特性分析

带卸荷板的大圆筒结构在实际工程中受力特性复杂,难以用规范进行计算。运用有限元软件建立带卸荷板的大圆筒结构模型,研究其分别在岸桥荷载、波浪力和堆载土压力作用下的竖向拉力、环向拉力、竖向弯矩和环向弯矩,以及荷载的分布位置,了解其在不同荷载作用下的受力特性。结果表明,岸桥荷载对大圆筒整体结构应力分布影响较小,但对圆筒顶部弯矩影响显著;圆筒顶部受竖向弯矩影响较大,圆筒下部受环向弯矩影响较大;3种荷载作用下,最大竖向及环向弯矩均出现在圆筒与圆筒的相接处,圆筒下部呈波浪侧受拉、土侧受压的现象。     

基于强度折减法的格仓式圆筒围堰稳定性有限元分析

格仓式圆筒作为深厚软土地基上人工岛围堰主体结构,其在围堰内部填土、外部尚未抛石斜坡堤工况下作用荷载复杂,难以采用有限元加载系数法进行稳定性分析。结合工程算例,基于强度折减法建立格仓式圆筒围堰三维弹塑性有限元分析模型。建议了基于强度折减系数-位移(Fv-S)曲线突变点法失稳判别标准,得到格仓式圆筒失稳模式和稳定性安全系数。结果表明格仓式圆筒结构失稳模式为筒体倾覆破坏,稳定性安全系数随格体入土深度增加而增大,随水平荷载和后方堆载的增加而减小。研究成果可为格仓式圆筒围堰工程设计提供借鉴和参考。     

大直径钢圆筒结构稳定性离心模型试验研究

大直径钢圆筒结构是近年来兴起的一种新型水工结构形式,具有结构简单、施工速度快、结构受力条件好、造价低等优点,能够适应水深浪大的恶劣环境,在软土地区具有广阔的应用前景。在钢圆筒施工过程中,其在风浪荷载下的稳定性是工程关注的主要问题。以东海某码头工程钢圆筒护岸为研究对象,通过土工离心模型试验,研究钢圆筒结构的破坏模式和稳定性,并对位移、筒壁土压力、筒身应变等进行分析。结果表明：软土地基上钢圆筒结构在水平荷载作用下的失稳破坏模式主要表现为倾斜失稳,而不是整体平移;钢圆筒失稳破坏时的极限荷载约为其所受水平荷载的2倍;在水平荷载作用下,陆侧筒壁土压力逐渐升高,海侧筒壁土压力逐渐降低,陆侧筒壁土压力明显大于海侧;筒身应变随深度的增加而增大,钢圆筒底部的筒身应力明显大于上部。     

软土地基上重力式水工护岸结构的加荷分级与控制

通过对大连港东部地区搬迁改造项目大开挖段监测数据的分析,阐述了软土地基上建立重力式水工护岸加载分级控制效果。利用理论计算与数据分析,将施工加荷与临塑荷载和塑性区深度发展为1/4地基宽度的荷载比较,找到了引起地基变形过大的原因。并通过重新调整加载量级与设计报警值,避免了地基塑性变形的进一步发展与剪切破坏,为类似软土地基上的重力式水工护岸工程积累了加荷分级与控制经验。     

临海地区大直径深长钻孔灌注桩承载性状试验研究

基于山东某地液化储气罐区试桩工程,通过单桩竖向抗压静载试验,分析大直径深长钻孔灌注桩在竖向荷载作用下各层土中的荷载传递规律。试验结果表明:大直径深长钻孔灌注桩呈摩擦桩特性,即桩端承载力占比较低;桩侧阻力发挥非同步,且在荷载传递过程中相互影响;相近土层因埋深不同其侧阻发挥差异较大;施工工艺对桩侧土体阻力的发挥影响较大。     

基于变位方法的无底大圆筒结构稳定性研究

新型的无底大直径圆筒结构以其可直接嵌入地基而无需开挖的优势,在港口工程中得到广泛应用。但由于设计中采用经典的水工结构的稳定计算模型,导致一些实际工程出现了失稳破坏。基于沉入式大圆筒的工作机理,文中对传统稳定计算模型中结构倾覆转动点仅在基底的假设进行了改进,建立了吻合无底大圆筒结构并同时考虑水平位移、竖向位移、转角以及结构倾覆转动点随埋置深度变化的稳定性计算模型,基于临界破坏的模式,推导出了大圆筒的变位方程。该方程可以求得具体工况下竖向位移、水平位移、转角以及倾覆点高度。通过算例及工程实例验证了该模型的正确性及可行性。     

沉入式大直径圆筒结构的动力塑性变位研究

新型的无底大直径圆筒结构以其可直接嵌入地基而无需开挖的优势,在港口工程中得到广泛应用.利用有限元思想,视筒体为刚体,将筒内外土体用垂直于筒体、竖向以及法向的弹簧进行模拟,建立三维模型,进行动力计算分析.当土体发生塑性变形后,进行塑性变形累积.通过分析埋深、直径、土体重度等重要参数对塑性变住累积的影响,得出土体塑性变形累积受埋深、土体重度、孔隙比影响较大.该研究为进一步深入计算分析沉入式大圆筒结构在动力荷载作用下的力学行为提供计算模型,并为实际工程设计提供了有价值的参考.     

离岸深水全直桩码头竖向承载特性有限元数值模拟

建立结构-地基相互作用三维弹塑性有限元模型,分析软土地基上离岸深水全直桩码头竖向承载特性与失稳模式。通过研究得出,竖向荷载作用下,该结构竖向承载特性及失稳模式与土体强度密切相关。当地基较软时,结构竖向极限承载力由地基土体强度决定;当地基较硬时,结构竖向极限承载力由桩身及土体强度共同控制。为此,在进行该类结构设计时,应充分考虑软土地基软化效应等可能降低土体强度的不利因素对结构竖向承载特性及失稳模式的影响。     

大直径PHC桩竖向承载力分布的试验研究

结合某跨海大桥桩基试验项目,对4组大直径PHC桩进行了竖向承载力静载试验,并通过桩身预埋的应变式钢筋计测试桩身轴力分布.试验结果表明,随着桩端土层刚度的提高,单桩极限承载力也将进一步增大,因此对于大直径PHC桩,也应选择较好土层作为持力层;随着桩顶荷载的不断增大,桩端阻力分担荷载所占的比例也逐渐增大,表明大直径PHC桩呈端承摩擦桩的承载性状;对于桩端持力层较好,而上覆软弱土层较厚的大直径PHC桩,尚应考虑上部土层侧摩阻力软化现象的影响;尽管大直径PHC桩桩身刚度较大,但在设计工作荷载下,此次试验的桩顶实测沉降主要由桩身压缩引起.     

基于可变容积力加载装置的研制

采用密闭容积内电动缸伸缩挤压液体的方式,研制了一种力加载装置。实验结果表明,本文所研究的力加载装置具有加载稳定、精度高、结构优良等优点,为被加载轴的受力分析提供了优良设备。加载装置可在静态载荷75 T的基础上叠加幅值最大为13 T、频率最高为4 Hz的动态加载力。     

船舶修理（改装）的典型工况

提高船舶修理（改装）工程中的技术水平，是现代修船企业做大做强的基本保证。在船舶修理（改装）工程中，会出现各种各样的因施工造成的船体结构载荷的变化，为了保证船舶修理工程的顺利进行，就必须清楚具体的载荷情况，文章分析了在船舶修理（改装）过程中出现的典型工况以作为制订施工工艺方案的力学依据。     

不确定动荷载作用下的地基固结度估算

为了得到不确定动荷载作用下的地基固结度,通过工程实例,采用反分析法对不确定动荷载作用后地基的固结度进行了估算,并进行了现场验证。结果表明估算结果是可靠的,可供类似工程借鉴。     

多轮印载荷下车辆甲板板厚设计研究

各主要船级社规范针对车辆甲板的板厚公式一般基于单轮印给出,多轮印情况下多用等效的方式处理。本文首先根据规范的规定,总结出两种具有代表性的将多轮印载荷等效为单轮印的方法,然后基于线弹性理论,利用数值模拟手段对这两种等效方法在某典型轮印和板格尺寸下的情况展开了研究,并对这两种方法的合理适用性以及安全水平进行了讨论。     

配载仪软件SafeLoad中图示配载功能研究

利用Visual C＋＋开发工具与AutoCAD二次开发功能,实现船舶配载仪软件SafeLoad的图示配载功能。以设计单位的图纸为基础,经过简单处理,并设定舱室信息Block。程序读入船体的同时自动识别舱室范围。软件还能实现装载显示、浮态显示以及配货等功能,为用户直观全面地提供图示配载工具。     

船舶螺旋桨负载模拟装置设计

综合考虑船舶和螺旋桨的相互影响,建立了螺旋桨负载的数学模型,设计了船舶螺旋桨负载模拟装置的软硬件系统,确定了试验装置的基本构成,并通过试验验证了方案的正确性和可行性。     

循环荷载波形变化对天津滨海软土刚度软化特性的影响

为研究循环荷载波形对结构性软土刚度软化的影响,以天津滨海新区天津港保税区海积软土为研究对象,对其施加不同波形、不同幅值的循环荷载。试验结果表明:当循环荷载应力幅值较小时,软土刚度软化速率慢,不同波形循环荷载对软土刚度软化影响差别不大;当循环荷载较大时,软土刚度软化速率加快,荷载波形变化对结构性软土刚度软化速率影响明显,其中方波循环荷载作用下软土刚度软化的速率最大,正弦波次之,三角波最小。通过对比分析不同波形、不同应力幅值荷载作用下软土软化指数衰减曲线,得到综合考虑荷载波形和应力幅值的软化指数经验公式。     

操纵运动潜艇水动力计算研究

采用FLUENT软件对一模型艇在不同漂角下运动的升沉力系数和表面压力分布进行计算,验证了该软件解决此类问题的有效性。在此基础上,对作操纵运动的潜艇主体和带附体的全艇体,在一定攻角和漂角下的垂向力、俯仰力矩和横向力、纵倾力矩进行计算,取得了工程上较为满意、实用的精度,为解决潜艇操纵运动水动力预报的困难做出了有益的探索。     

Static and dynamic loading behavior of a hybrid foundation for offshore wind turbines

Considering the deficiencies of the traditional monopile foundation for offshore wind turbines (OWTs) in severe marine environments, an innovative hybrid foundation is developed in the present study. The hybrid foundation consists of a traditional monopile and a wide–shallow bucket. A series of numerical analyses are conducted to investigate its behavior under the static and dynamic loading, considering various loading eccentricities. A traditional monopile with the same steel volume is used as a benchmark. Although the monopile outperforms the hybrid foundation in terms of the ultimate moment capacity under each loading eccentricity, the latter can achieve superior or the same performance with nearly half of the pile length in the design loading range. Moreover, the horizontal load and moment are mainly resisted by the bucket and the single pile in the hybrid foundation respectively. The failure mechanism of both the hybrid foundation and the monopile is excessive rotation. In the rotation angle of 0.05 rad, the rotation center is located at the depth of approximately 0.6–0.75 times and 0.65–0.75 times the pile length for the hybrid foundation and the monopile respectively. The increasing loading eccentricities can lead to increasing moment bearing capacity, increasing initial stiffness and upward movement of the rotation center of the two foundations, while decreasing load sharing ratio of the single pile in the hybrid foundation. Three scenarios are considered in investigating the dynamic loading behavior of the hybrid foundation. Dynamic response results reveal that addition of the bucket to the foundation can restrain the rotation and lateral displacement effectively. The superiority of the hybrid foundation is more obvious under the combined wave and current loading.     

波浪中船舶结构惯性力及在数值分析中加载方法研究

用传统与规范方法系统地分析波浪中船舶惯性力的计算,通过比较总结出两种方法的优缺点,传统方法较适合于手工粗略计算,而规范方法更适合于有限元分析平台上的复杂结构计算。同时对ANSYS结构分析中船舶惯性力的加载方法进行探讨,将传统方法和角加速度加载方法作对比,分析和实际计算得出两种方法计算结果基本一致,但角加速度加载方法更为简单直接,避免了许多繁琐的过程。