大型绞吸挖泥船可变载重力式箱形锚的研发

大型绞吸挖泥船在挖掘硬质土时,采用传统的钢制海锚作为横移锚无法提供足够的抓地力,使挖泥船绞刀挖掘力无法正常发挥。提出一种可变载重力式箱形锚作为横移锚来代替传统的钢制海锚,并以大型绞吸挖泥船“天鲸号”为例,分析可变载重力式箱形锚的结构与特点。此箱形锚的大小可根据施工水域的土质、海况及对地压力进行确定,同时调整压载铁的数量进行变载,通过箱形锚自身的重力提供足够的抓地力,可为大型绞吸挖泥船提供足够的横移拉力,大幅提高其生产率。     

绞吸挖泥船横移锚位对横摆速度及横移拉力的影响

针对绞吸挖泥船横移锚位对横摆速度、横移拉力的影响，推导出横摆速度关系式、横移拉力关系式，建立关于锚位坐标的分析计算模型。结合国内重型绞吸挖泥船“天鲲号”的主要尺寸及角度参数，分别计算在不同摆宽和下开锚工况条件下，绞刀横摆的线速度与横移绞车收缆速度比值关系、横摆阻力与钢丝缆拉力比值关系，分析不同摆宽锚位对横摆速度及横移拉力的影响。结果表明，尽可能下开锚施工；在摆宽较大时，适当提高倒锚频率；根据工况条件适当减小摆宽。     

中美规范板桩墙入土深度计算方法对比

针对板桩码头入土深度计算问题,不同规范对入土深度的确定不尽相同。通过对比中国规范JTS 167-3—2009与美国陆军工程兵团工程设计手册EM 1110-2-2504中的板桩墙入土深度的计算方法,得出板桩计算时关于土压力、土体强度指标参数、外摩擦角、有锚及无锚板桩土压力分布模式与计算方法的异同,并通过典型工程实例说明按两国规范进行入土深度计算的具体步骤和差异。结果表明,入土深度受土质条件影响较大,入土长短呈一定趋势但没有明确定论,但受墙前土内摩擦角及黏聚力的影响程度不同。     

重力锚在“世越号”打捞中的应用

2017年3月22日,沉没1 077天的"世越号"在上海打捞局590天的紧张施工下缓缓浮出水面,一时举世瞩目。以侧卧的姿态从44米深水中整体打捞重达万吨的沉船被称为世界打捞史上的奇迹。由于"世越号"打捞现场海底泥质坚硬,普通的抓力锚很难提供上百吨的锚抓力,因此根据实际海底地质情况和理论计算,我们设计了钢筋混凝土重力锚,在实际施工过程中该重力锚提供了200吨以上的锚抓力,为"世越号"打捞的顺利推进提供了很好的助力。     

锚地选址时的底质影响因素分析

针对锚地选址时的底质影响问题,对比分析国内外锚地底质研究成果,根据锚抓力试验结果分析不同底质条件对应不同船锚类型的锚抓力系数,论述船锚类型和锚地底质对于锚抓力的影响,最终将锚地底质条件按照不同锚型的锚抓力系数进行分类;分析研究底质对于卧底锚链摩擦力的影响并给出典型大型船舶在不同底质上的卧底锚链摩擦力,说明卧底锚链长度对船舶锚泊的影响。得出如下结论：锚地底质的适宜性跟使用锚地的船舶类型、等级、锚型等因素有关,应对使用锚地的船型进行分析论证,必要时应开展锚泊试验论证。     

深海重力锚在黏土中承载性能的模型试验

确定重力锚在黏土中的水平承载力对海洋平台重力锚锚固基础的设计具有重要意义.基于模型试验确定不同类型带有复杂剪力键的重力锚在不同黏土中的水平承载力,通过建立重力锚承载力的锚-土相互作用有限元模型,验证有限元方法的可行性.进而探究重力锚在黏土中拉动时土体的破坏形式,分析不同类型重力锚在黏土中的适应性.试验结果表明,在重力锚运动时土体的破坏形式主要有整体的滑动破坏和局部的剪切破坏,破坏的位置不局限于土体与锚接触的土层,在深度和宽度方向都有一定的延伸;土质内摩擦角对重力锚承载力影响较大,增大近1倍的内摩擦角可使重力锚的承载力增幅超过100％.     

单船港内首尾双锚锚泊允许波高的试验研究

目前我国渔港港内锚地允许波高的规定是参照国外规定按经验确定,缺乏有效的试验支撑。为了验证现行规定的港内锚地允许波高的合理性,以275HP拖网渔船为代表船型进行了单船首尾双锚锚泊的物理模型试验,研究了渔船首尾双锚锚泊系统在不规则波作用下的锚泊力及运动量的情况,分析了波浪入射角度、渔船载况、波高及周期对锚泊力和运动量的影响。实验结果表明,锚泊力在90°横浪作用时最大,随着载重和波高的增大而增大,随着周期的增大而减小。横摇角度同样在90°横浪作用时最大,随着载重的增大而减小,随着波高的增大而增大;当波浪周期接近渔船横摇周期时,横摇角度达到最大,随后随着周期的增大而减小。试验结果得出,在本次试验范围内,此渔船单船首尾双锚锚泊时的允许有效波高建议取为0.7m。研究结果为港内锚泊允许波高的确定以及渔船缆绳的设计提供了有效的支持。     

船舶系泊动力分析数值模拟计算研究

利用动力分析方法的数学模型SHIP-MOORINGS对船舶系泊过程中的运动、波浪载荷及橡胶护舷的碰撞力进行了数值模拟计算。试验中,系泊船舶运动量、系缆力和撞击力随着波高的增大而增大,随着波浪周期的增大一般也增大,其变化关系还与船舶本身的自摇周期有关。当45°斜浪和90°横浪作用时,横移<1.0 m(PIANC,1995)的要求最容易超标,为该浪向作用下船舶作业标准的主要控制指标;当0°顺浪作用时,升沉<1.0 m的要求最容易超标,为顺浪作用下船舶作业标准的主要控制指标。在45°斜向浪作用时,沿船长方向布置的护舷所受碰撞力分布不均衡,艏、艉处的碰撞力较大,而在90°横浪和0°顺浪作用时,作业和系泊条件略好,因此控制浪向为艏来45°斜浪作用。其中,10 000DWT的船型由于吨位相对较小,风浪流作用下,运动量较大,其中横摇、横移表现最为明显。对于各泊位所选择的护舷型号,计算表明,系缆力控制工况下,护舷所受到的最大撞击力均小于其设计反力,护舷型号选择合理。     

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。     

主桩套板结构的简化计算与优化设计

作为一种板桩结构,主桩套板结构的计算理论和设计方法仍未明确。文章结合案例提出简化计算方法,推导主桩、套板入土深度与桩板宽度比的关系式,分别采用传统m法和考虑锚碇点位移的m法计算主桩内力,并与有限元结果对比。基于ABAQUS软件建立三维桩土模型,研究不同工况下结构的力学性能,分析主桩入土深度和刚度对套板内力的影响。结果表明,主桩套板结构的锚碇点位移不可忽略,且套板宽度越小、入土越深,主桩所需的入土深度越小;主桩入土深度对结构的整体稳定有影响,随主桩入土加深套板内力逐渐趋于稳定;主桩刚度的增大能够减小套板的受力,为节省材料套板可适当减薄。     

趸船内八锚锚链受力分析

针对码头结构设计规范中关于内八锚及地牛受力计算的规定不明确的问题,参考水下锚链计算推导过程,根据静力平衡分析,列出悬链平衡方程,求解得出内八锚锚链悬链线标准方程,并通过曲线积分得到悬链线长度的计算公式。考虑到内八锚锚链在岸坡上拖锚的特殊情况,引入岸坡出坡点处斜率k,采用静力分析方法,得出锚链最大拉力、地牛拉力的计算公式。结果表明,锚链悬空段最大拉力出现在岸坡出坡点处,锚链最大拉力出现在地牛处。研究成果可为类似工程提供参考。     

船闸闸室墙结构土层锚杆极限承载力试验

通过淮安三线船闸闸室墙结构中土层锚杆极限承载力的现场试验研究,依据作用荷载下的位移变化图形,分析土层锚杆的变形规律,提出了以锚固体刚性位移为控制条件或以锚固段周围土体整体稳定为控制条件确定的土层锚杆极限承载力。     

锚杆嵌岩桩在海上施工栈桥工程中的设计与应用

本文针对海上裸岩或浅覆盖层地区条件,采用锚杆嵌岩桩技术锚固桩基搭设栈桥,通过对计算与试验结果进行比较分析,计算桩基部抵抗弯矩,分析结果对类似锚杆嵌岩桩工程具有一定的参考价值。     

单锚式钢板桩结构锚固位置影响分析

单锚式钢板桩结构锚固位置的变化对结构的体系性能有着显著影响,但目前设计及研究中对这一问题重视不够。首先采用自由支承法确定单锚式钢板桩结构体系设计方案;然后基于上述设计方案的有限元模型,同时考虑桩身及土体变形特性,研究锚固点位置对板桩弯矩、锚杆轴力及结构位移的影响规律。结果表明,锚固点位于钢板桩顶部以下0.25~0.3倍开挖深度时,钢板桩的最大水平位移和桩后土体的最大沉降达到最小值;随着锚固点位置由桩顶向下移动,锚杆的轴力逐渐增加,而板桩的最大弯矩逐渐减小。同时,与有限元结果相比,采用自由支承法所得到的结构体系的板桩弯矩偏大,有利于板桩的安全性,而锚杆的轴力偏小,可能导致锚杆的失效。     

吸力锚的抗拔承载力分析

研究的目标及主要手段是在文献调研的基础上，对现有针对吸力锚的承载力分析方法进行汇总、总结和归纳。通过吸力锚在粘土和砂土2种不同土质中的破坏形式，以及其受力状态的实例分析，提出新的承载力分析方法，能够反映一些主要的影响因素，并力求在已有基础上能有所改进。     

饱和软粘土中新型法向承载力锚极限承载力分析

法向承力锚(VLA)因其安装回收方便、承载能力高、可重复使用等优点,被广泛应用于海洋工程。文中假设一楔形锚板埋置于理想不排水饱和软粘土中,通过建立锚板-土体有限元数值模型,对锚板的极限承载力和锚的失效形式进行分析,考察了不同埋深、埋置倾角等对其承载力系数的影响。在浅埋和深埋两种情况下,锚的失效形式分别表现为锚板上方土体的整体破坏和周边土体的局部剪切破坏。随着埋深增加,锚板承载力系数趋于稳定,埋置倾角对承载力系数的影响也逐渐变小。     

高水头混合式闸室墙衬砌锚筋的计算方法

针对高水头混合式闸室墙结构设计领域,以柳江红花水利枢纽复线船闸闸室墙为例,结合ADINA有限元模型分析,进行锚筋计算方法的研究。通过分析,锚筋受拉过程轴向变形u与距前趾的垂向距离L_i近似成正比关系,利用u与L_i的关系,通过假定建立锚筋轴向拉力F_i与L_i及锚筋产生的力矩M_i与L_i的公式关系。为满足闸室墙检修工况下抗倾覆稳定性要求,结合锚筋提供的弯矩值Mi反推拉力值Fi,锚筋提供的拉力值均满足设计与使用要求,且越靠近顶排,锚筋发挥作用越大。通过与现有传统锚筋计算方法进行对比,该计算方法相对合理、准确,更加节省工程投资。     

锚喷加固边坡开挖过程锚杆轴力变化规律分析

结合某道路高边坡锚喷加固工程,通过数值模拟和现场测试结果,讨论了支护时机与锚杆轴力的相互关系,分析了开挖过程中锚杆轴力的变化特征,指出及时支护时锚杆轴力比滞后支护时锚杆轴力大,下阶坡体开挖时上阶锚杆轴力会产生突变。     

抛起锚稳性计算分析

海洋辅助船抛起锚作业时产生较大拉力,会对船舶的安全产生不利影响。通过应力分析,根据相关规范中抛起锚稳性衡准分析横倾力矩,进行抛起锚稳性计算。     

挡土墙被动土压力分布与被动侧压力系数

采用库仑土压力理论假设:挡土墙被动土压力是由墙后填土在被动极限平衡状态下出现的滑动楔体产生,在该滑动楔体上沿竖向取水平薄层作为微分单元体,通过作用在单元体上的水平力、竖向力和力矩平衡条件,建立挡土墙被动土压力强度的一阶微分方程,给出了被动侧压力系数、被动土压力强度、被动土压力合力和被动土压力合力作用点的理论公式,并分析了被动极限平衡状态下填土内摩擦角和墙背摩擦角对被动侧压力系数、被动土压力强度、被动土压力合力、被动土压力合力作用点和抗倾稳定性的影响。结果表明,随着填土同墙背间摩擦角增大,被动侧压力系数K值和被动土压力合力作用点高度减小,水平被动土压力合力增大,水平被动土压力合力对墙底的合力矩保持不变。