船撞全直桩码头的损伤分析

采用集中参数模型和附加质量法分别考虑桩-土相互作用和动水压力作用,应用碰撞接触算法模拟船舶与码头碰撞效应,对全直桩码头进行了船舶撞击作用下的动力损伤分析。结果表明,考虑动水压力作用对船撞码头的碰撞力、码头位移和基桩损伤影响较小,基本可以忽略;考虑桩-土相互作用对船撞码头的位移和基桩损伤影响较大,不可忽略。同时分析了撞击位置、撞击角度和撞击速度对船撞码头结构损伤的影响。结果表明,撞击位置在码头边缘、撞击角度为90°(垂直于码头前沿)时对码头不利;撞击速度越大,码头破坏越严重。     

梁板式高桩码头极限承载力概率分布

极限承载力概率分布是结构可靠度计算要解决的主要问题之一。针对在役高桩码头结构安全评估问题,选择结构材料性能参数与几何尺寸参数为随机变量,基于非线性有限元数值模型,采用蒙特卡罗法建立典型梁板式高桩码头极限承载力概率分布模型及统计参数。研究了水平荷载作用下无损结构的极限承载力概率分布及损伤位置、损伤程度和损伤数量对高桩码头极限承载力概率分布及统计参数的影响。结果表明:水平荷载作用下无损结构的极限承载力概率分布为正态分布,损伤位置、损伤程度和损伤数量不影响结构极限承载力的概率分布。在水平荷载作用下计算损伤结构的可靠指标时,可以采用无损结构极限承载力概率分布及统计参数进行计算。     

高桩码头被船舶撞击检测评估案例分析

高桩码头受到远大于其设计吨位的船舶靠泊撞击后，为掌握码头结构的健康技术状况并保证其后期运营安全，需要对高桩码头结构及其重要构件展开系统地检测评估工作。文章以某高桩码头受大型船只撞击后的检测评估为例，基于三维成像声呐技术、低应变法等对码头结构及其重要构件开展现场检测工作，结合三维有限元数值模拟仿真方法，对高桩码头检测内容、评估方法、处理意见进行系统性梳理。结果可为类似港口水工建筑物受外部超载作用后的检测评估工作提供依据。     

高桩码头结构安全评价指标及其敏感性分析

针对高桩码头结构损伤引起的安全性评价问题,提出将宏观层面的横向位移、桩顶转角和微观层面的桩身应变作为高桩码头结构的安全性评价指标。基于工程实际建立了高桩码头结构的有限元分析模型,并与现场实测动力特性数据进行了对比验证;结合有限元模型和概率方法研究了高桩码头结构安全性能性能评估指标及其敏感性规律;得出宏观安全指标与桩的结构参数、强度参数以及土体参数有较大的相关性,微观安全指标只对桩的有效截面积及局部强度敏感。研究成果可为高桩码头结构损伤预警和状态评估提供依据。     

旧高桩码头基桩承载力的计算与测试

首先采用ANSYS软件对某高桩码头的原构件及基桩承载力进行有限元分析;然后模拟试验预定的加载步骤分多次施加荷载,获得了相应荷载作用下码头试验段各构件的内力及群桩中的单桩承载力;最后在码头结构上进行加载试验,测出相应的内力及单桩承载力,并与计算结果进行了比较,结果表明,采用计算与测试相结合的方法能较准确地评估码头各构件及群桩的承载能力。     

基于ABAQUS的斜桩-重力式结构靠泊撞击力

通过有限元软件ABAQUS对船舶靠泊撞击作用下的斜桩-重力式结构进行动、静力响应研究,对比结构响应的异同,得到了靠泊撞击力作用下结构的位移放大效应,并探讨不同有效撞击能量下的放大效应变化规律。研究表明,相同有效撞击能量作用下的复合结构撞击力动力放大系数也相同;在进行斜桩-重力式结构设计时,当船舶有效撞击能量大于1 350.4 k J时,靠泊撞击力分项系数按规范取1.5偏小;当设计船型为30万吨级油船时,推荐靠泊撞击力分项系数取2.12。     

高桩墩台桩土共同作用对结构内力的影响*

根据广州某高桩墩台结构断面图和土层参数勘察报告,建立了包含墩台、桩基及土层的三维有限元模型。桩土界面采用面面接触模型,允许桩土分离及滑移,通过接触应力反映桩基土对桩的侧压力和摩阻力。分析得出了高桩墩台在多种荷载组合下的应力场和位移场,以及各桩的弯矩图和轴力图。并进一步将有限元结果与以丰海高桩墩台计算程序为代表的传统嵌固点法计算结果相比较,分析了2种方法单桩轴力图、弯矩图的差异及原因,同时分析了桩基土对结构内力的影响,得到桩排中的最大轴力弯矩桩的位置及单桩上轴力弯矩极值点的位置,为传统的嵌固点法计算结果提供了一些修改与补充,从而为高桩墩台结构设计提供参考。     

港口工程中防撞桩的优化设计

以高桩码头端部防撞桩结构为研究对象,建立空间有限元模型,采用"m"法对不同撞击位置、方向下防撞桩结构的变形和内力进行分析,对比分析了3种桩基布置型式的防撞桩结构变形和受力特性。计算结果表明:单排直线型布置除桩轴力外,变形及内力均明显大于双排三角型布置和矩型布置;双排三角型布置和矩型布置变形和内力相当,防撞机理相似;单排直线型布置单桩变形及内力较大,选用桩的尺寸大,数量、种类少,防撞设施所占水域面积小,且工程量小。港口工程防撞桩设计中,在具备大尺度桩生产、施工的条件下,单排直线型布置更经济合理。     

PHC桩损伤处应力释放与水平受力影响分析

基于大型有限元软件ANSYS建立单桩有限元模型,以某5万DWT高桩码头为例,计算分析PHC桩在桩基完整性检测割桩处的应力释放以及损伤对水平承载的影响。结果表明:PHC桩在割桩损伤处应力释放明显,损伤区域应力变化剧烈,损伤处应力变化规律和应力集中系数与桩的预应力水平无关;水平荷载作用时PHC桩的预应力对于提高损伤桩的抗裂效果明显,损伤处受应力集中影响,预应力水平越高损伤处应力变化越大,而且最不利应力位置也下移到损伤平台内侧处。     

自升式平台圆柱桩腿与桩靴相交处的简化疲劳分析

研究了自升式平台圆柱桩腿与桩靴相交处结构的简化疲劳分析方法。首先建立平台整体水动力模型,计算得到基于一定概率下的波浪载荷。然后建立部分圆柱桩腿和整个桩靴的有限元模型,依据该概率下的波浪载荷计算得到桩腿与桩靴连接结构的最大热点应力范围。最后根据简化方法公式计算了此处结构在该概率下对应的许用应力范围并进行校核。该方法可为同类型结构的简化疲劳评估提供重要的参考意义。     

船舶撞击力在高桩码头排架中的分配研究

研究船舶撞击力在码头排架中的分配情况,确定叉桩破损原因,对结构检测评估和维修设计十分重要。影响高桩码头排架间水平力分配的因素比较复杂,文章采用物理模型和基于ANSYS有限元软件建立的数学模型对码头排架中水平力的分配进行了仿真模拟,结果表明物理模型和ANSYS有限元模型试验结果吻合较好。文章采用该有限元模型研究了原体码头的受力情况。     

神经网络在单桩承载力预测中的应用

运用基于BP神经网络的组合预测模型对PHC桩的极限承载力进行预测。分别利用灰色GM(1,1)模型和BP神经网络对桩在荷载作用下的沉降进行估算,然后利用人工神经网络中的BP网络对所得的结果进行组合预测;最后利用Lagrange算法计算桩的极限承载力。计算实例表明,使用该组合预测方法所得的预测结果比单纯使用灰色GM(1,1)模型或神经网络模型所得结果的总体误差要小,因而该方法是可行的、有效的。     

天津港21段码头被撞损构件的影响分析及断桩修复方案比选

通过对被撞的天津港 2 1段码头的现场勘察 ,分析了撞击对码头结构的影响 ,并对其 3个修复方案逐一进行分析论证 ,最后得出 ,采用钢桩处理方式进行修复 ,能保证码头结构安全 ,工期、费用适中 ,施工范围小 ,对生产影响较小。     

基于弯扭耦合的破损船剩余强度评估方法研究

破损舰船的剩余承载能力是检验结构设计合理性的一个重要指标。现有的破损舰船剩余承载能力评估主要考察垂向弯矩,缺乏考虑船体在斜浪状态下结构组合变形的综合影响。文章对破损舰船剩余承载能力评估方法进行了研究。在考虑船体组合变形的影响下,建立了弯扭耦合方程。通过非线性有限元计算,确定结构耦合系数,并在此基础上提出了破损舰船的剩余承载能力的可靠性评估方法。     

破损船体非对称弯曲极限强度分析及可靠性评估

在船体发生破损后,其剩余有效剖面是非对称的,船体还可能倾斜。本文首先对破损船体非对称弯曲进行了弹性和塑性分析,在此基础上假设了破损船体发生整体破坏时的剖面应力分布,给出了破损船体非对称弯曲极限强度分析方法,并采用了比较精细的方法计算加筋板格的屈曲极限强度。以箱型梁模型和超大型油船为例,将本文的计算结果与试验、ＩＳＵＭ法及解析公式的结果进行了比较。基于破损船体极限强度,结合重要性样本法,对６５,００     

水力式升船机制动器上闸与松闸条件

水力式升船机制动器采用常闭式制动,在升船机正常对接过程中,船厢调平以及事故工况下制动器上闸起到了固定船厢位置、阻止平衡侧和船厢侧钢丝绳力的传递和保护同步轴的作用。由于水力式升船机在上闸后平衡重侧和船厢侧的荷载实时平衡体系被打破,在松闸前需要满足相应的松闸条件,否则会对升船机安全运行产生极大危害。依托景洪水力式升船机对制动器上闸应用条件及松闸条件判断进行了系统分析,得到水力式升船机需要上闸工况和松闸条件的判断依据。     

VIC-3D数字散斑方法对缺陷桩性能的研究

桩基础能有效减少建筑物的沉降,提高建筑的安全性,因此桩基础在各类建筑中起着重要的作用,但是由于施工原因,可能导致桩出现缺陷,所以对桩缺陷的检测是必不可少的环节。针对传统的静压荷载试验,缺陷桩在被破坏的过程中位移计会发生变化,很难准确地测出缺陷的位置和形态。且其他一些缺陷桩检测的方法费用高,无法精确确定缺陷形态。本文提出一种新的缺陷桩检测方法——VIC-3D的数字散斑技术,对缺陷桩的缺陷位置及形态进行检测,了解缺陷部位的破坏过程。数字散斑相关方法是现代散斑光学技术与数字图像结合对缺陷桩进行全场三维变形测量,通过分析应变云图,可准确确定缺陷存在位置及形态以及其破坏过程。     

波浪中破损船舶的运动响应研究

波浪中破损船舶的运动会同时受到波浪激励和进出水的影响,而船体运动也会影响进出水过程,二者的相互影响机理十分复杂.本文重点研究波浪中破舱进出水对船舶运动响应的影响,文中首先基于势流理论建立了考虑破舱进出水的4DOF(横荡-垂荡-横摇-纵摇)相互耦合时域预报方法,在计算中假设舱内的液面水平,利用修正的伯努利方程模拟破舱进/出水,利用Ikeda's经验公式修正阻尼系数.然后以一艘ITTC破损稳性标模为例,研究了波浪中考虑破舱进出水的数学模型以及破舱进出水对运动响应的影响,并研究了不同自由度、破舱口位置对运动响应的影响.研究表明,本文基于势流理论建立的时域预报方法可以定量的预报破损船舶的运动响应.     

破损船体剩余强度衡准研究

本文研究了船体破损非对称淹水和刚度损失引起的船体外载荷变化,并利用破损船体非对称弯曲极限强度计算方法详细分析碰撞、搁浅和爆炸破损对船体极限强度的影响.然后基于破损船体极值载荷和极限强度,给出破损船体剩余强度衡准,并对破损船体临界海况进行预报.     

波浪引起破损船的垂向运动和弯矩（英文）

The wave-induced vertical ship motions and bending moments of a double hull-oil tanker in realistic flooding conditions are studied. The scenarios investigated are represented by water ingress into the starboard ballast tanks for collision damage cases and both starboard and portside ballast tanks for grounding situations. Seakeeping computations are performed for eight damage scenarios and for the intact condition, each corresponding to different changes in displacement, trim, and heel. For each of the damage conditions, transfer functions of vertical motions and loads are calculated using a potential linear 3 D panel hydrodynamic code in the frequency domain that includes effect of the motion of the water in flooded tanks. A MATLAB code is developed to facilitate automated hydrodynamic simulation of many damage scenarios. Verification of seakeeping results is performed by comparing transfer functions with results of the previous study. Wave-induced vertical responses of damaged ship are then compared to those of intact ship using two spectral-based methods originating from uncertainty analysis of wave loads, which are convenient tools to assess consequences of damage on short-term ship responses. Generally, observed trend is that vertical wave-induced responses of damaged ship converge toward those of intact ship with increasing wave period. Fairly small differences between responses of asymmetrically damaged ship with respect to the symmetrical incoming wave directions are found. The results of the study are an efficient method for seakeeping assessment of damaged oil tankers and the framework for evaluating consequences of damage scenarios, heading angles, and sea conditions on seakeeping responses of damaged ships.The results can be used to decide if the intact ship model can be used instead of the damaged one for the emergency response procedure or for the risk assessment studies when modeling and computational time represent important limitations.