波浪上托力作用下高桩码头结构的动力分析

通过有限元计算软件ANSYS,对波浪上托力作用下高桩码头结构进行动力分析。研究结果表明：波浪缓变压强 作用下,采用动力计算和采用静力计算得到的码头结构各处的内力基本相同,波浪缓变压强可等效为静力来计算码头结构 内力;波浪冲击压强作用下,采用动力计算得到的码头结构内力明显小于静力计算结果,波浪冲击压作用下的高桩码头结构 宜进行动力分析;由于波浪上托力频率与码头结构自振频率相差甚远,因此其作用下的高桩码头结构不会产生共振现象。     

不规则波对平板缓变作用数值模拟研究（英文）

本文采用计算机数值模拟方法,在FLUENT软件计算平台上建立了二维不规则波数值波浪水槽,对透空平板结构底面受到的波浪缓变压力作用进行了研究。数学模型采用RANS方程和k-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面。首先对几组典型工况进行了模拟,复演了波浪冲击透空平板结构的过程,采用低通滤波器方法提取上托力信号的缓变部分,通过数值模拟和试验结果的比较,验证了模型的有效性。然后通过计算和分析,得到了波浪冲击过程中缓变压强的变化特性,不同有效波高、超高、平均周期下缓变压强的分布规律,波陡、超高和板宽各因素对缓变压强的影响。最后给出了计算缓变压强分布宽度的公式,认为分布宽度与波浪作用在板上的宽度x、相对超高和相对板宽等因素相关。另外,根据模拟结果,文中提出了缓变压强的拟合公式,与河海大学原经验公式进行了比较,认为原公式计算结果偏小,并不完全适用,新公式更加合理可行。研究结果有利于更准确地预报波浪的缓变压强荷载,深入认识波浪作用机理。     

不规则波作用下高桩码头结构面板动力响应计算分析

以物理模型试验对应的原型高桩码头单面板及整体结构为研究对象,通过有限元计算软件ABAQUS建立其有限元分析模型,并针对码头单面板及整体结构进行静动力计算,研究分析不同波浪类型、不同作用频率下码头单面板及整体结构动力响应的影响,对比分析采用不同简化荷载计算的合理性.     

中科炼化码头工程墩台上托力试验研究

依托中科炼化离岸式码头工程,通过波浪物理模型试验,对码头桩基墩台底面压强和上托力进行研究。首先,在不同墩台底面相对超高条件下,分析了墩台底面波浪压强作用过程以及分布,对作用的两种压强类型(冲击压强和缓变压强)进行探讨,给出了墩台底面同步平均相对压强与墩台底面相对超高的变化关系。然后,在不同墩台底面相对超高条件下,分析了墩台上托力变化过程,并将最大相对上托力与最大相对同步压强进行比较分析。最后,将上托力试验结果与几种典型方法的计算结果进行比较。相关研究提供了深水离岸式码头的桩基墩台上托力计算依据,可供类似工程借鉴。     

离岸透空式结构波浪上托力计算方法的探讨

在分析前人试验研究成果的基础上,结合透空式码头结构型式,提出作用在透空式结构面板上的波浪上托力压强分布形式为:同一时刻既有冲击型上托力压强分布,又有均布型上托力压强分布,并给出上托力的计算宽度和总上托力的计算方法。     

大型椭圆沉箱结构侧壁内力计算

针对预制椭圆沉箱持续大型化引起的波浪荷载计算超出规范问题,对设计椭圆沉箱结构进行圆形墩柱等效简化研究,采用规范计算圆形墩柱简化结构波浪荷载与椭圆沉箱码头最大水平总波浪力及波压强的物理模型试验结果进行对比的方法,可以判断结构简化的合理性,进而对椭圆沉箱侧壁波压强设计取值进行合理选择。依据相关规范公式对椭圆沉箱侧壁内力进行计算,并与采用有限元软件计算的结果进行对比与验证,得出椭圆沉箱侧壁由波浪引起的内力的准确计算结果,为类似工程设计提供借鉴。     

大型椭圆沉箱结构侧壁内力计算

针对预制椭圆沉箱持续大型化引起的波浪荷载计算超出规范问题，对设计椭圆沉箱结构进行圆形墩柱等效简化研究，采用规范计算圆形墩柱简化结构波浪荷载与椭圆沉箱码头最大水平总波浪力及波压强的物理模型试验结果进行对比的方法，可以判断结构简化的合理性，进而对椭圆沉箱侧壁波压强设计取值进行合理选择。依据相关规范公式对椭圆沉箱侧壁内力进行计算，并与采用有限元软件计算的结果进行对比与验证，得出椭圆沉箱侧壁由波浪引起的内力的准确计算结果，为类似工程设计提供借鉴。     

规则波下码头面板底部冲击压强分布数值模拟*

采用计算机数值模拟方法,在FLUENT软件计算平台上建立了二维规则波数值波浪水槽,对透空平板、有梁面板结构底面受到的波浪冲击压强分布情况进行研究。数学模型采用RANS方程和k-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面。通过对不同工况的数值模拟和试验结果比较,验证了模型的造消波性能和应用的有效性。然后通过计算,得到了波浪冲击过程中面板底部冲击压强的分布规律,并对数据进行了分析和统计,提出了面板底面冲击压强分布宽度的拟合公式,作为工程设计的参考。     

规则波对平板缓变压力作用数值模拟研究*

采用计算机数值模拟方法,在FLUENT软件计算平台上建立了二维规则波数值波浪水槽,对透空平板结构底面受到的波浪缓变压力作用进行研究。数学模型采用RANS方程和k-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面。首先对3组典型工况进行了模拟,采用低通滤波器方法提取上托力信号的缓变部分,通过数值模拟和试验结果的比较,验证了模型的有效性。然后讨论了波陡、超高和板宽等因素对面板底部所受的最大缓变压强的影响,给出了便于工程应用的计算波浪上托力缓变压强的经验公式,以供工程设计参考。     

波浪对有梁面板结构冲击作用数值模拟

采用计算机数值模拟方法,在FLUENT软件计算平台上建立了二维规则波数值波浪水槽,对透空有梁面板结构底面受到的波浪冲击作用进行研究。数学模型采用RANS方程和k-ε湍流模型,以VOF方法处理自由表面。通过对不同工况的数值模拟和试验结果比较,验证了模型的造消波性能和应用的有效性。通过计算,得到了波浪冲击过程中波陡、超高和板宽各因素对冲击压强的影响。最后在已有冲击压强计算公式基础上提出了修正公式,以更准确地预报波浪的冲击荷载,深入认识波浪冲击机理。     

开孔双挡板式高桩码头透浪系数试验研究

通过不规则波作用下波浪水槽物理模型试验,对开孔双挡板式高桩码头透浪特性开展研究。将试验结果与各家公式的计算结果进行对比分析,认为规范公式并不适用于开孔双挡板式高桩码头透浪系数的计算。Kriebel公式计算结果与试验结果吻合良好。在Kriebel公式的基础上,提出了计算一定波浪条件下开孔双挡板式高桩码头透浪系数的半经验公式,可为类似条件下的工程建设提供计算透浪系数的依据。     

港池内中长周期波浪作用下船舶系缆动力响应

针对港池内船舶装卸作业的安全与稳定问题,采用基于势流理论的面元法分析程序AQWA,分析得到船舶与码头结构耦合作用下的14 000 TEU集装箱船动力响应幅值算子。在此基础上,进一步采用码头泊位前的真实波浪条件,得到14 000 TEU集装箱船在设计系缆方式下的船舶运动量响应和缆绳受力响应。结果表明,14 000 TEU集装箱船横摇周期较大,与港池内存在的中长期波(12～18 s)不相匹配,不易引起船舶较大幅度的动力响应;计算分析结果与系泊物理模型试验所得到的结果相吻合,说明所采用的计算原理与分析模型较为可靠,具有较强的工程实际应用价值。     

高桩码头浮托力计算

波浪浮托力是高桩码头、墩台结构设计的重要荷载之一,通过对浮托力公式进行分析,找到浮托力与水位、板底高程之间的关系以及最大浮托力出现的位置,以便进行快捷计算。通过对现有不同的浮托力公式进行对比分析,对总浮托力是否考虑静水压强下的影响进行探讨。     

高桩码头设计中波浪力计算方法的探讨

透空式高桩码头上部结构与波浪相互作用的问题非常复杂,现行规范找不到计算依据。在无规范依据情况下, 高桩码头设计时一般采用《海港码头结构设计手册》中进行波对码头上部结构作用力公式进行计算。根据设计手册相关 公式,提出了采用AutoCAD制图软件绘制理论波面的图形计算方法。并通过在AutoCAD中调整波面与码头结构断面相对位 置,分工况计算了某工程实例,供工程设计时参考。     

沉箱箱壁计算分析和局部优化

采用结构计算程序AN SY S,对北方某港拟建的15万吨级矿石转水码头大直径圆沉箱箱壁进行了计算。对桥梁计算中通用的影响线加载程序进行修改,编制成适用于卸船机荷载的动态规划程序,并嵌入结构分析程序中,计算出最不利组合工况下的沉箱箱壁受力;同时参考AN SY S拓扑优化结果,对沉箱消浪孔形式和布置位置等进行了调整,计算分析后给出了受力性能更为合理的细部构造布置。     

透浪系数计算方法的探讨

对于透空式码头来说,准确计算透浪系数推算港内波高,是进行结构设计的关键因子.结合东营港扩建工程桩基挡板透空码头的结构尺度参数及波浪参数,在Wiegel、Kriebel等学者理论分析的基础上,对透浪系数Kt值的计算作了进一步的理论推导,得出了较为适用的透浪系数计算公式,分别与Wiegel公式、Kriebel公式、挡板间距△W=0.0时的试验结果进行了比较.结果表明,计算得到的Kt值是合理的,并提出了分区间计算透浪系数的设想,可供工程设计时参考.     

基于均匀设计的重力式沉箱码头抗倾稳定敏感性分析

运用数论中的均匀设计思想,选择影响重力式沉箱码头抗倾稳定的主要因素进行敏感性分析,可以通过较少次数的试验获得良好的试验效果。以泉州某重力式沉箱码头为例,选取码头前行波高、回填块石内摩擦角、码头面门机荷载以及沉箱宽度等4个因素来设计数值试验,对其抗倾稳定性进行了敏感性分析。结果表明:对于常见形式的重力式沉箱码头,后方回填块石的内摩擦角φ为最敏感因素,沉箱宽度l次之,码头面门机荷载N以及码头前行波高h为较不敏感因素。     

椭圆余弦波理论在波峰面上升高度计算中的应用

在开敞式高桩码头的设计中,波峰面上升高度是确定上部结构顶面高程的重要因素。针对波峰面上升高度的计算理论问题,对二阶斯托克斯波和椭圆余弦波理论进行论述。结合西非某工程案例,采用不同理论计算各控制点的波要素。结果表明:在长周期波浪作用海域,计算波峰面上升高度前应首先计算相对水深,当d0.125L时,采用二阶斯托克斯波理论计算结果误差较大,采用椭圆余弦波理论计算结果更符合实际情况。