复杂水动力条件下大型开敞式码头轴线的确定

对20万吨级以上、动力要素十分复杂的海域，码头轴线的确定需要考虑船舶对码头结构的作用、码头可作业天数及作业效率、航道引水靠泊作业等多种要素。以大连矿石专用码头工程为背景，通过物理模型试验，系统测量了波浪、潮流、风等动力要素耦合作用下的船舶对码头结构、系缆设施及护舷的作用；给出了波浪和潮流不同夹角时船舶系靠泊状态下的运动量及缆绳拉力的变化规律。通过对水文资料及水动力试验结果的综合分析，考虑航道引水靠泊作业之要素，优化确定出码头轴线方位，该结果可为同类码头工程设计提供参考。     

Mike21软件桩群概化方法在高桩码头中的应用

码头前沿水域的横流过大容易导致船舶撞击码头或系船缆绳断裂,进而引发安全事故,因此研究码头前沿水域的流场状况对码头轴线合理选取和船舶的安全靠泊有着非常重要的意义。基于桩群概化方法,采用Mike21软件中的三角形网格水动力模块(FM模块)对曹妃甸矿石一期、矿石三期高桩码头附近的流场进行了数值模拟,并与现场实测流速、流向进行对比验证,确定了模型中的桩群影响参数。在此基础上,深入研究相邻高桩码头桩群阻力对周边海域的影响,并对码头前横流进行计算和分析。此方法实施简单、计算效率高,对大范围海域影响研究结果合理,对高桩码头前沿水域有关流速、流向的计算结果更加准确,对码头轴线合理选取和船舶安全靠泊有重要的参考意义。     

冲击荷载作用下高桩码头结构的动力响应分析

采用数学理论推导与动力时程仿真计算相结合的方式,对靠泊船舶撞击作用下高桩码头结构的动力响应及动力放大效应进行了研究,获得了多自由度结构在单点冲击荷载作用下的动力响应公式,推荐了数值计算时船舶撞击荷载的时程曲线类型及持时,获取了船舶靠泊撞击荷载下高桩码头结构的动力放大效应规律。计算与分析结果表明:码头结构设计时船舶撞击荷载的取值应充分考虑码头结构的动力放大效应;靠泊船舶撞击下的高桩码头结构对撞击荷载的动力放大系数推荐为2.0。     

基于无基准动态位移监测的江苏某高桩码头变位特征与安全预警*

高桩码头服役环境复杂，船舶与门机等可变荷载作用下结构变位安全问题突出。然而，高桩码头通常不具备参照基准，且在离岸严苛条件下服役是常态，动态位移监测成为挑战。采用码头无基准动态位移监测技术，对江苏某高桩码头进行实时位移监测。详细分析门机作业和船舶撞击条件下码头位移响应规律，基于码头适用性、安全性提出该码头的两级预警指标。结合数值仿真计算，提出该码头不同吨级船舶靠泊建议。研究表明：门机的作业位置是影响码头位移响应大小的直接因素。码头第一结构段在船舶撞击作用下，因引桥等边界条件的影响，导致A2监测点的位移响应在X、Y方向上均较大。一级预警指标由码头主要荷载作用组合的最大值推算，位移响应值为15.39 mm。二级预警指标由混凝土抗拉极限应力值为评判标准，位移响应值为19.14 mm。相应地，1万吨级船舶靠泊时法向速度不应超过0.19 m/s，5 000吨级船舶靠泊时法向速度不应超过0.22 m/s。     

轻型码头结构疲劳可靠性分析*

采用随机波浪谱和Miner线性疲劳累积损伤原理对轻型码头结构在波浪荷载和船舶撞击荷载共同作用下的疲劳可靠性进行研究。根据轻型码头结构变形大的特点,计算船舶撞击力时考虑了结构刚度对撞击力的影响,波浪荷载使用Morison方程计算,并以Airy波浪理论计算水质点速度。结果表明:波浪荷载和船舶撞击力对轻型码头结构的疲劳寿命均产生一定的影响,在进行疲劳可靠性分析时应考虑两种荷载的共同作用。     

码头护舷撞击力仿真模拟分析

针对高水位差中的中小型码头结构的船舶荷载计算过大问题,采用数值模拟方法,建立护舷简化模型,分析护舷撞击过程中能量消散和反力转化,从而计算船舶对码头结构的作用力,并与护舷手册反力进行比较,进而确定护舷手册反力的折减系数。经对比实际工程,建议折减系数在0.6～0.7。     

海工混凝土结构荷载水平分析

为了获得典型构件在实际服役环境中的荷载水平范围,选取在役的3个码头梁构件设计实例,以横梁、纵梁、轨道梁为研究对象,理论分析出构件在"永久荷载"或"永久荷载+可变荷载"作用下的荷载水平;另在华南地区选取某高桩码头,进行现场应力测试与分析,得到实际服役环境下的构件荷载水平。通过现场应力测试及典型实例理论分析,确定了码头正常使用条件下钢筋混凝土结构荷载水平范围为0.1~0.47,为开展在役海工结构实际服役状态的荷载模拟试验提供依据,为码头结构设计提供参考。     

船舶乘潮进港时段水深及横流的推算研究

以岚山港南作业区为例,分析研究了环抱式港池建成初期船舶乘潮进港的调度问题。岚山港南作业区进港航道轴线与涨、落潮主流流向夹角较大,存在近口门航道段横流较大的问题;涨潮阶段横流普遍强于落潮阶段横流;涨潮阶段最大横流出现在口门外沿航道轴向400 m处。根据统计结果分析建立涨急流速和潮差的关系以及涨潮阶段设计乘潮水位流速与涨急流速的关系,然后通过查询潮汐表信息推算水深和横流,从而为确定船舶乘潮进港时间提供科学依据,达到船舶调度目的。     

开敞式蝶形码头墩位平面布置的优化研究

通过三维不规则波波浪、潮流水池物理模型实验和OPTIMOOR数学模型计算相结合的方法,针对不同LNG船型尺度进行了多种环境荷载作用下LNG船舶系靠泊状态时缆绳张力及船舶运动量的研究。以减少环境荷载作用下船舶运动量以及均匀缆绳张力分布为优化目标,提出了开敞式蝶形码头泊位长度和墩位平面布置确定的原则和方法。     

靠泊荷载作用下高桩码头变形特性测试技术的研究

结合具体工程和相关研究成果,分析高桩码头在船舶靠泊荷载作用下的结构变形特性,重点介绍高桩码头变形特性现场测试的主要内容、方法和步骤,探讨现场测试中的重点与难点、仪器设备的选型与安装方法等技术问题.本研究可为高桩码头的设计验证和实际靠泊能力评定提供参考.     

船舶撞击力作用下高桩码头的安全评估

针对高桩码头水平承载力,应用极限概率理论分析了荷载效应的统计参数;根据构件破坏准则,确定了码头破坏模式和功能函数;依托某码头实例,建立响应模型,计算其失效概率及可靠指标。分析的结果认为,船舶撞击能和船舶撞击力符合极值I型分布;高桩码头的主要破坏为桩基础的正截面受弯破坏和水平位移过大;结合某码头工程实例,利用ANSYS有限元分析软件建立结构响应模型和PDS模块,采用蒙特卡罗的方法进行可靠性分析,共进行了10万次抽样,抽样的结果显示,码头受船撞作用失效的概率为2.073 05×10-3,可靠指标为3.76,安全结构等级为2级。     

码头前系泊船舶的附加紧水体质量系数

船舶附加水体质量是影响系泊船舶撞击力的重要因素之一.为了制定更为合理的系泊船舶荷载设计标准.需要针对船舶的附加水体质量系数开展深入的参数研究.采用三维频域方法,分别对无限开敞水域和半无限开敞水域中不同船型进行了计算,分析了船舶尺度、水深、装载度和码头类型等因素对附加水体质量系数的影响.结果表明:船舶尺度(或装载度)越大...     

高桩码头前后沿同时系靠泊ROBOT数值模拟

高桩码头前后沿同时系靠泊会增加后沿船舶撞击力,使码头结构的横向位移及桩基内力发生变化,针对其受力特点,采用ROBOT对两侧系靠泊的高桩码头受力特性和变形进行数值模拟分析,验证了ROBOT对实际工程计算的适用性。通过较为完整的荷载组合计算分析,指出:对于两侧系靠泊的高桩码头后沿撞击力的增加使码头的横向位移变大,且对直桩的弯矩和剪力影响很大,在设计中应引起足够重视。     

基于剪流分布规律的节点力加载方式在船体结构有限元分析中的应用

船体结构强度评估是船舶建造与设计过程中的重要环节.本文在总结研究现有的船体结构有限元分析加载方式的基础上,提出基于剪流分布规律的节点力加载方式.对于为模拟船体梁载荷而在各剖面处施加的集中力以及为进行强度计算需在各剖面处施加的调整载荷,使用本文方法将其离散至单元网格节点处并于与加载,得到的结果符合船体梁弯曲时的应力分布规律,这对于正确进行船体结构强度评估具有重要意义.给出适用于计算机实施的规格化加载过程,以实现船体结构有限元分析的自动加载过程.     

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。     

复杂荷载条件下变刚度多层框架码头设计优化

以常德达门船舶有限公司吊机码头工程为例,建立多个框架码头三维有限元模型,在分析研究变刚度多层框架码头承受不同位置船舶水平撞击力下的变形特性的基础上,通过对比有无竖向斜撑、水平斜撑等方案对码头整体变形的影响,提出增加竖向斜撑而不增加水平斜撑的优化方案。该优化减少了复杂荷载条件下框架码头结构的变形,在有限的工程投资下,增加了结构的整体性,提高了结构的可靠度。     

经验法与试桩法的单桩承载力对比研究

天津某码头工程拟采用预应力混凝土方桩进行码头施工建设.在前期的勘察过程中研究确定单桩轴向极限承载力,对后续工程的设计、施工工作至关重要.现场勘察项目部在本工程的前期勘察工作中组织安排了单桩静载试验,同时依据有关规范使用地区经验值进行单桩轴向承载力估算工作.基于工程实例,对拟采用的预应力混凝土方桩,运用规范经验法与试桩静...     

基于位移的高桩码头抗震设计方法

在美国高桩码头抗震设计规范的基础上,从设计流程、设计地震动和性能目标、材料特性、结构分析模型、抗震分析方法等方面,介绍了高桩码头基于位移的抗震设计方法,并对规范采用的方法及有关问题进行解释,通过一个工程案例说明高桩码头基于位移的抗震设计的实施过程。基于位移的抗震设计可以很好地实现多地震水平、多设防目标的抗震设计思想,是目前和未来高桩码头抗震设计发展的方向。     

定机移船码头的靠船桩系统计算方法

定机移船码头结构由装卸平台、移船平台和设置于平台前沿的靠船桩组成。其中靠船桩在靠泊过程中承受船舶撞击力并将其传递给后方橡胶护舷和码头平台,结构受力形式复杂,为码头设计的关键,现有规范和手册没有相应的计算方法。针对该问题,着重论述了靠船桩的设计特点;通过把护舷压缩过程简化为理想弹塑性变形、将靠泊过程分为3个阶段分别分析其受力状态;并利用能量守恒的原理,建立了系统受力、位移和吸能的方程组;总结了一套简化计算方法,并通过实际工程加以检验。     

高桩码头抗震性能的推覆分析方法研究

对于地震高发地区内的高桩码头,抗震设计占有重要地位,为了了解码头抗震性能,设计时要求进行位移分析。文章阐述了推覆分析的基本原理。在所采用的桩滞回特性的基础上,得出等效阻尼比与位移延性系数的关系,提出了一种评价高桩码头抗震性能的推覆分析方法,通过迭代计算可确定高桩码头结构的目标位移需求。为了证明推覆分析方法的正确性,文中将推覆方法分析所得目标位移需求结果与与国内外16个不同地震记录波时程分析结果进行比较,证明其与时程分析的平均计算结果值十分接近,因此实际工程设计中推覆分析方法可用于高桩码头抗震性能的分析和评估。