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。     

船舶尾流作用对抛石基床冲刷稳定性的影响研究

文章提出了抛石基床块石理想排布状态的二维模型,并通过有限元软件对抛石基床的冲刷问题进行了数值模拟。采用ADINA软件建立二维数值模型,针对船舶尾流的分布特点,计算分析抛石基床在船舶尾流作用下的起动流速,得出抛石基床在尾流作用下的冲刷机理,并拟合得到抛石基床块石的起动流速经验公式。     

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。     

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。     

船舶螺旋桨作用下透空式码头的防冲刷设计

船舶螺旋桨的射流冲刷作用是透空式码头结构的主要危害之一,现行的国内港口与航道工程规范并未涉及相关流速的计算和防护块石稳定性的设计。国内关于螺旋桨射流的防冲刷设计研究也主要集中在直立式码头结构,对透空式码头的防冲刷设计研究较少。通过分析国外规范和螺旋桨射流研究成果,并以某LNG码头防冲刷块石尺寸计算为例,总结归纳了船舶主螺旋桨和侧向推进器作用下透空式码头的防冲刷设计方法,为类似工程设计提供了依据。     

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.     

抗扰流破坏的码头前沿抛石基床护底设计

近来发现多起重力式码头抛石基床前沿遭到水流危及码头使用的安全问题。设计单位和码头使用单位往往对这种码头基床破坏形式重视不够,造成码头建成使用后期出现前沿基床冲刷破损产生高额的修复费用。结合码头基床冲刷破损的原因以及设计规范的规定,介绍防冲刷破坏码头前沿抛石基床护底设计在毛里塔尼亚友谊港4#、5#泊位扩建工程的应用,为类似工程提供参考。     

拖轮螺旋桨尾流对沉管或沉箱浮运的影响

随着沉管和沉箱体积的大型化,浮运船舶尾流作用不容忽视,但目前国内相关研究较少。根据外文资料中计算螺旋桨射流作用的方法,分析船舶尾流作用范围及其流速变化,并计算其在沉管或沉箱上的尾流作用力,为沉箱、沉管浮运提供计算依据。     

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。     

抛石基床局部遭水冲破坏的诊断与加固

抛石基床发生局部破坏的工程实例较多,对出现该类问题的应对措施和相关加固技术的研究是迫切的。文中总结了大马力拖轮在靠离泊作业中造成使用期间重力式码头抛石基床局部被冲坏等主要原因,对抛石基床局部破坏问题的检测、诊断和安全性评估技术进行了探讨,并对各种抛石基床的加固方法加固效果进行了概括,最后提出了对码头管理单位在码头使用和维护的建议。     

抛石基床水下爆破夯实的振动冲击监测与分析

针对港口码头抛石基床水下爆破夯实过程中的振动冲击问题,结合威海港国际客运码头工程实例,对基床爆夯产生的水中冲击波超压与质点爆破振动速度进行监测。通过对比,分析水中冲击波超压监测值小于经验公式计算值、水平径向质点振动速度监测值大于经验公式计算值的原因,研究水中冲击波超压与爆破地震波对临近已建成码头的作用和影响,利用监测数据拟合得到可供类似工程参考使用的水中冲击波超压经验公式,可为基床爆夯施工的安全技术工作提供参考。     

由推进器尾流计算确定动力艇合理牵引间距研究

针对动力艇尾流作用于被牵引船只,造成水阻力增加而使牵引效率下降的问题,提出通过数值模拟方法计算动力艇尾流场,进而确定合理的牵引间距的方法.文章应用理想推进器理论,给出了确定推进器尾流出口横截面面积和喷水流速的方法.在此基础上,通过数值模拟计算推进器尾流场的影响,并通过分析估计出给定牵引航速下的合理牵引间距.该方法可以结合动力艇的拖钩拉力与航速曲线,确定组合体可能达到的最大设计航速.     

船舶前置导管流态的数值计算与分析

利用Fluent 6.0软件计算和分析了船舶螺旋桨前置导管的平面流流态.比较了安装前置导管前后船体艉部流态,发现安装后流态发生了改变,旋涡大幅减少,流速显著增加,伴流不均匀性减小.用数值方法再显了现有模型试验分析的结果.     

基于欧拉方程的实效伴流计算

采用有限体积法计算螺旋桨与船尾的干扰流场,船尾流场采用欧拉方程进行求解,通过与螺旋桨性能计算程序相互迭代确定其实效伴流场。对桨盘处轴向伴流的计算表明,计算结果是合理的。     

重力式码头抛石基床应力分析

现行规范中,计算重力式码头抛石基床应力时假定基床是刚性的,不考虑基床前、后方的土压力,只考虑基床自重和基顶应力向下的传播。随着大型重力式码头抛石基床深度的不断加大,基床前、后方的土压力也在不断的加大,现行规范这种计算方法与实际情况就存在较大的差异。通过系统的计算、研究,分析厚抛石基床前后方土压力对基床内应力分布的影响,根据有限元软件PLAXIS计算出应力分布规律,提出了一种采用3个应力控制点的更合理的改进计算方法。     

重力式码头抛石基床重锤夯实施工方法的探讨

探讨重力式码头抛石基床重锤夯实施工中在保证质量的前提下提高作业效率的方法。     

船艉结构三维有限元动力分析

以艉部结构为例，阐述对船体结构进行三维有限元动力分析的基本过程和关键技术。建立艉部结构三维有限元模型，使用Fluent软件计算螺旋桨脉动压力，采用Helmholtz方法计算附连水质量；为了消除局部模态的干扰，使用模态参与因子提取结构的整体模态；计算结构的固有频率、模态、速度和加速度等动力学参数。实例分析表明所采用的分析方法能够准确预报结构的振动特性。