深水半潜式钻井平台波浪载荷预报与结构强度评估

采用理论分析和模型试验相结合的方法,对一深水半潜式钻井平台进行了波浪载荷预报和结构强度评估,进而为平台结构设计提供了参考依据.同时,对半潜式平台波浪载荷预报和结构强度评估的分析方法和流程进行了归纳与总结.     

船体结构强度评估的线性设计波法研究

针对不适用规范公式计算船体波浪载荷的特殊船型,以一艘浮式生产储油船(FPSO)为例,介绍了一种长期预报设计波法,使用该设计波法确定了FPSO的波浪载荷长期预报极值和设计波波浪参数。同时,与规范计算公式及非线性修正后得到的波浪载荷进行比较分析。最后,利用设计波载荷计算结果,对该FPSO的船体结构强度进行评估。分析结果表明,使用长期预报设计波法计算FPSO的波浪载荷具有一定的合理性,其船体结构强度符合规范要求。     

基于设计波法的FPSO全船有限元分析

为了准确评估FPSO的结构强度及变形水平,采用谱分析法对FPSO剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数,对FPSO进行全船有限元直接计算,并将波浪载荷预报值与规范值进行对比。结果表明:全船分析充分考虑了局部载荷对结构响应的影响,真实反映了FPSO整体的变形和应力水平,船体结构满足强度要求,波浪载荷预报值比规范值大60%。设计波法克服了传统经验公式估算载荷带来的结果偏差。     

超大型集装箱船的B型LNG燃料舱结构强度分析

针对20 000 TEU级别超大型集装箱船的B型LNG燃料舱及其支撑结构,采用波浪载荷直接预报方法较准确地获得船体运动加速度,利用有限元分析方法对LNG燃料舱及其支撑结构进行强度分析,为采用双燃料动力系统的超大型集装箱船燃料舱结构设计提供参考。     

5000 t自航甲板驳船波浪载荷与总纵强度研究

针对5 000 t自航甲板驳船,研究甲板宽大型驳船的波浪载荷及结构强度问题。根据船舶作业海域的海况条件,通过对波浪诱导载荷响应函数的计算,得出并预报船体所承受的波浪载荷。确定结构强度计算工况,分析甲板驳船结构强度问题。     

一种复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法

风暴模型是Tomita等提出的用来评估船舶结构疲劳强度的一种随机波浪载荷简化模型,它能表达波浪载荷是与时间相关的随机过程。文中介绍了风暴模型及波浪诱导应力短期分布的基本特征。将风暴模型和裂纹扩展率单一曲线模型及焊趾表面裂纹应力强度因子的计算方法结合起来,探讨了复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法。并用权函数法计算了给定残余应力分布的表面裂纹应力强度因子。预报了对接焊接接头焊趾处表面裂纹在风暴波浪载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为,结果表明风暴的大小、顺序,初始裂纹尺寸及残余应力对裂纹扩展行为影响明显。合理的风暴模型参数及初始裂纹尺寸的确定对船舶结构的疲劳寿命预报是非常重要的。     

半潜式起重船波浪载荷预报

采用数值分析软件Sesam/HydroD对某半潜式起重船在航行状态和起重作业状态下的波浪载荷进行长期预报和短期预报.在航行状态下,预报得到的最大波浪弯矩和剪力分别为规范值的1.4倍和2.0倍,用于进行结构疲劳评估(超越概率为10-2)的波浪弯矩最大预报值约为用于进行结构强度评估(超越概率为10-8)的波浪弯矩最大预报值的20％.在起重作业状态下,预报得到的波浪弯矩最大值约为航行状态下的15％.预报得到的波浪载荷结果和船舶运动响应结果可应用到船体结构强度和疲劳分析中,供船舶设计参考.     

基于水动力—结构模型的VLGC强度和疲劳分析

超大型全冷式液化气船（VLGC）是国际上公认的设计及建造技术难度最大的船型之一,VLGC波浪载荷是船舶设计计算分析的重要载荷,准确的评估波浪载荷对船舶强度的设计非常重要。论文从DNV先进的水动力计算软件HydroD对VLGC船满载和压载工况下的波浪载荷进行了计算,得到了VLGC船相应工况下的运动响应和短期预报、长期预报值,并把计算出的波浪载荷传递到全船结构有限元结构模型中,加载分析得到了VLGC船的应力分布,对相应地方做了适当改进和加强,并对典型节点进行疲劳强度分析,得到了典型节点的疲劳寿命。对VLGC船整个波浪载荷传递到有限元模型的这一套流程做了分析和研究,也为进一步应用水动力方法计算其它船型的结构强度和疲劳寿命打下了良好的基础。     

基于拟合波浪载荷船体梁总纵极限强度可靠性分析

船舶波浪弯矩在规则波中的频响函数以半解析的形式给出,同时考虑了实船非直舷及底部砰击因素的非线性影响.提出了波浪弯矩的非线性经验拟合表达式以及波浪中的统计分布特性,它能快速准确地预报波浪载荷极值.最后提出了针对船体梁总纵极限强度进行可靠性分析的方法,并给出实船算例.研究结果表明,给出的方法既适用于概念设计阶段对船舶结构的安全性评估,也满足对实船波浪载荷的快速预报及结构强度可靠性分析的要求.     

南海超大型抓斗疏浚船波浪载荷下结构强度评估研究

以一艘200方抓斗式疏浚船为例,阐述船舶波浪载荷长期预报和全船有限元直接计算方法。讨论不同波浪散布函数对船舶波浪载荷计算结果的影响。针对不同海域进行波浪载荷长期预报,通过对比分析得到南海海域波浪载荷水平,提出了南海工作船舶波浪载荷预报建议。在此基础上,对全船进行结构有限元分析,得到不同海域中全船结构应力水平,并对船体局部结构进行了优化,为在南海进行施工作业的疏浚船的设计提供参考。     

开孔沉箱在改善码头波浪反射及上水中的应用

针对茂名博贺新港区通用码头工程特点,结合开孔沉箱结构的应用原理,分析其对本工程的适用性,提出开孔沉箱方案以及实现开孔和提高消浪效果的结构措施。结合模型试验结果,分析开孔沉箱对码头上水和波浪反射的改善效果,并结合规范上水标准对码头前沿顶高程取值进行验证。     

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。     

规则波作用下开孔沉箱波浪力计算方法的试验研究

通过二维规则波波压力试验,对规则波作用下无顶板开孔沉箱所受到的波浪力进行了系统研究。针对开孔沉箱由于具有特殊的消浪室结构导致其所受到的总水平与总垂直波浪力存在相位差,给出了相位差的计算公式,提出了开孔沉箱波浪力峰谷值时刻同步波浪力的计算方法,为开孔沉箱的工程应用提供了有价值的结果。     

透空式上部结构开孔沉箱码头波浪反射系数与波峰面高度试验研究*

通过波浪断面物理模型试验,测得开孔沉箱结构码头在不规则波作用下的波浪反射系数和码头前沿波峰面高度.采用单因次分析法,在研究开孔沉箱基本结构对反射系数的主要影响基础上,着重探讨透空式上部结构对反射系数的影响;同时采用同样的方法研究波峰面高度的影响因子.最终拟合出这两个物理量的简化计算式,并用理论方法对波峰面高度的拟合公式加以验证且建立了其与反射系数之间的关系,为工程设计提供参考.     

沉箱孤立墩式结构整体稳定性一般规律

大型原油码头多采用墩式蝶型布置,一般情况下波浪作用是控制沉箱墩式结构整体稳定性的主要外荷载。作为设计波要素,通常选取最大波高及其对应的波周期或最大波周期及其对应的波高进行结构计算,但经多组波要素对比计算表明,并非最大波高或最大波周期为控制工况。参考数模分析群桩系数随波周期变化的成果,研究了作用于小尺度墩柱上的波浪作用随波周期和波高的变化以及沉箱孤立墩式结构整体稳定性的一般规律。     

港口与海岸工程结构全生命周期概率设计

在港口与海岸工程结构整个生命期内,环境条件和结构系统的状态均会随时间发生变化。结构系统状态变化主要包括:由环境条件作用产生的结构累积损伤(或变形或位移)、钢或钢筋混凝土构件锈蚀、地基冲刷或淤积、地基物理力学指标降低或提高等。文中提出了考虑整个生命周期内环境条件和结构系统状态变化的工程结构全寿命周期概率设计的概念,并结合沉箱式防波堤在长期波浪作用下累积滑移概率分析和考虑钢筋混凝土结构构件抗力随时间变化的钢筋混凝土结构可靠度分析,在工程结构全寿命周期概率设计理论方面进行了初步探讨,为该课题的深入研究提供参考。     

波浪作用下大型开敞式圆沉箱墩式码头前波峰面高度研究

波浪作用下大型开敞式圆沉箱墩式码头前波峰面高度,主要由沉箱自身的反射波和入射波叠加而成,码头前波峰面高度是确定码头面高程的重要参数之一.文章根据微幅波理论和波能流守恒原理,推导了圆沉箱墩式码头前沿波峰面高度近似解,通过与物理模型实验资料的对比,表明该理论公式计算结果具有较高的精度.根据实际物理模型数据,对理论公式中的系...     

三角形沉箱新结构研究

结合长江南京以下深水航道建设工程一期工程结构设计投标,研究开发了三角形沉箱这一新型沉箱结构形式,提出了结构设计方法。研究表明,三角形沉箱采用与水平面夹角不大于60°的侧板可显著提高抗倾稳定性、抗滑稳定性,减小基底应力;具有斜坡堤无立波效应、承受波浪力小、基底应力小、对地基承载力要求不高的优点,又有重力式结构堤石料用量少、预制安装施工效率高的优点,可用于防波堤、防沙堤、整治建筑物等堤坝工程。     

远破波大波高波浪作用下沉箱抗浪稳定性验算

岸壁码头施工中,沉箱受波高为13.62 m的远破波作用极其罕见,在如此大的波高下,沉箱受波峰压力和波谷压力作用,对沉箱的稳定性影响非常大。为提出合理的方案解决该问题,通过受力分析、计算、物模试验相结合的方法,对烟台西港区一期工程C6,C7,C8沉箱,进行了抗滑和抗倾覆稳定性计算,结果和物理模型试验结果相吻合。利用土力学原理,对远破波大波高作用下的已安装并回填的沉箱,可以通过沉箱背后土压力和孔隙充砂增重相结合的方案,利用土压力抵抗波浪力作用的方法,达到沉箱抗滑和抗倾覆稳定性的要求,确保工程的施工安全。     

半透空沉箱式防波堤的消波性能试验研究

提出一种新型防波堤——半透空沉箱式防波堤。在玻璃水槽中进行系列水工模型试验,量测在不同波高、周期波浪作用下,半透空沉箱防波堤前后的波浪特征参数,分析半透空沉箱防波堤对不同特征波浪的反射率,波浪周期与波浪尖锐度之关系。探讨该防波堤结构的消波原理与性能,根据试验分析结果,选出最优的透空率及内置斜坡坡度,试验结论可为开敞式港区码头的防波消波方案设计与规划提供一种新思路。