基于stokes波浪理论的近海风电基础波浪荷载变化规律

针对近海风电基础所处的环境特点,参考实测资料,选取Stokes波浪理论,对作用在风电基础上的非线性波浪荷载进行了研究。计算得出了波浪特征参数确定时波浪的速度势函数、速度场函数和加速度场函数,通过分析其变化规律,计算出作用于基础的总波浪荷载的变化特征;在利用BP神经网络对波浪特征参数变量和周期内波浪荷载极值变量进行预测的基础上,获得了波浪荷载极值分布的概率密度函数。     

浅水中质量源造波方法

针对质量源造波过程中源区上方水体高度难以确定的问题提出了改进方法,将源区高度值考虑到源强方程中,避免了造波过程中源区上方水体高度值多次试算带来的不便。该方法弥补了质量源造波方法在水深小于1.5 m的浅水中所造波浪与理论波浪之间差距较大的缺陷,尤其是水平网格步长与源区高度值相比小于10的情况,推广了质量源造波方法在浅水中的应用。文中验证了波高对所造波浪的影响以及时间步长对浅水中所造波浪的影响,得出结论:当波高与水深的比值小于0.2时所造波浪波高与理论值的拟合较好;当时间步长小于0.005 s时所造波浪无明显的上下漂浮现象,波形稳定,符合理论波形要求。     

正向浪作用下离岸高桩墩台结构波浪总浮托力计算

波浪总浮托力是离岸高桩墩台结构设计时需要注意的重要外荷载之一。根据具体工程实例计算结果和试验结果的对比,分析正向波浪作用下离岸高桩墩台结构波浪总浮托力不同计算公式的适用性,研究工程实际计算波浪总浮托力需要注意的条件,并提出建议。     

中、英、美规范计算小尺寸桩(柱)波浪荷载的对比

为了研究中、英、美规范关于小尺寸桩(柱)的波浪荷载计算方法的异同点,针对港口工程中桩基结构的特点和实际项目中的波浪条件,通过不同的案例,对影响计算结果的各因素进行敏感性分析。结果表明,中、英、美规范中,计算小尺寸桩(柱)波浪荷载的基本原理相同,均采用Morison方程; 3种规范计算结果的变化规律基本一致;波浪计算理论、惯性力系数CM的取值、海洋生物影响及群桩效应考虑与否,是导致计算结果存在差异的主要原因。     

半潜式火箭发射平台的水动力性能

本文研究的火箭发射平台主体,为六立柱半潜型式。波高相对于特征长度为小量,考虑到波浪对平台主体大尺度结构的辐射和绕射作用,采用三维频域势流理论对其波浪载荷进行计算分析。对于横撑等小尺度构件,其直径远小于波长,波浪的绕射效应可以被忽略,而粘性作用十分重要,采用了修正的Morison方程对其求解。计算分析结果将为火箭发射平台水动力性能研究提供参考。     

半潜式平台立柱波浪爬升特性研究

基于粘流软件FINE/marine对半潜式平台进行波浪爬升数值模拟,通过数值计算对比2种模式下立柱迎浪面以及立柱一周的波浪爬升规律,讨论波陡参数和散射参数对立柱波浪爬升的影响以及波浪各频谱成分对波浪爬升的影响。结果表明,平台模式对于立柱波浪爬升产生一定的影响。当波陡参数和散射参数较大时,波浪爬升效应非常显著;波浪经过立柱时,非线性特征愈发明显,波浪高频成分导致的波浪爬升比重不断增加。     

波浪作用下弹性海床孔隙水应力响应的数值模拟

基于二维动力Biot固结理论,描述了海床土骨架的应力、应变和时间的本构关系,从Galerkin加权余量法出发建立了以土骨架位移u和孔隙水压力p表达的u-p形式的有限元方程,并采Wilson-θ直接数值积分法求解时域内动力方程。数值计算结果表明,在波浪作用下,海床孔隙水压力的计算值与实测值基本吻合,用文中的理论计算模型描述沙床对波浪荷载的响应是可靠的。     

显式和隐式方法求解防波堤可靠度的差异分析

半圆形防波堤具有稳定性高、结构简单、便于施工等优点。以往对其进行可靠度计算时,根据波高与周期,计算防波堤受到的荷载作用,将荷载作为随机变量,估计其概率分布模型,建立显式的极限状态方程,再进行求解。计算得到的波浪荷载序列对于最优分布线型的离散程度较差。采用基于隐式功能函数的防波堤可靠度分析方法,将波高和周期作为随机变量,无需计算波浪荷载这一中间序列,规避了误差的产生,简化了计算流程。分别采用隐式与显式两种方法对半圆形防波堤进行了可靠性分析。结果表明,两种方法得出的可靠度指标存在差异,这种差异是由于波浪荷载拟合时所产生的误差造成的。     

作用于圆柱壳结构上波浪力的多元线性回归分析

海岸工程结构的受力不同于一般土建结构,主要原因是必须考虑波浪荷载.我们进行了作用在大直径薄壳圆筒结构上波浪实验,在实验的基础上,引入多元线性回归分析对施工期作用在大直径薄壳圆筒结构上的波浪力及其弯矩的计算进行了研究,从而得到计算波浪荷载简单可行的公式.     

圆沉箱护岸结构波浪力试验研究

大直径圆沉箱护岸适用于水深较大的外海海域。采用物理模型试验,探究带有连接件的大直径圆沉箱压力分布的规律及影响因素,研究包括沉箱上部胸墙的位置,胸墙顶超高与波浪要素等因素。通过比较试验结果与各家水平波浪压力的理论公式,进行波浪总水平力的计算方法研究,给出合田良实公式的折减系数来拟合大直径圆沉箱护岸的波浪总水平力计算公式,供工程设计参考与进一步研究。     

高桩梁板式码头空间结构计算中忽略面板作用的方法

针对最新颁布的《高桩码头设计与施工规范》中的建议——高桩梁板式码头按空间结构计算时,宜忽略面板的作用来计算纵梁和横梁的内力,选取湛江某高桩码头工程的一个结构段为工程实例,采用有限元分析软件ANSYS建立多种空间结构计算模型,研究两种忽略面板作用的建模方法,并通过对比各模型的计算结果,分析高桩梁板式码头空间结构计算中面板刚度发挥的作用。对比结果表明:把面板的弹性模量设成一极小值是高桩梁板式码头空间结构计算中忽略面板作用较为简便且可行的方法,为高桩码头设计者提供了参考。     

不同方法对南黄海重现波高计算值的影响

采用SWAN波浪模型对江苏南黄海地区1979~2018年共40 a的波况进行模拟及验证,将模拟结果与实测资料进行比对,吻合良好。百年重现波高分布通过基于年极值和月极值的广义极值分布函数(GEV)和超阈值取值方法(POT)的广义帕累托分布模型(GP)计算得出。计算结果表明,不同方法的计算结果在辐射沙洲北部地区差别最大,采用月极值所得重现波高偏小,采用年极值计算的重现波高在辐射沙洲南北外围地区最大,其余地区则以POT方法为大值。在分别采用不同数据长度计算重现波高的试验中得出,取月极值的GEV分布计算结果对时间跨度的改变不敏感,而取年极值受之影响最大,POT方法介于两者之间。     

基于桩间距计算的梯形抗滑桩桩侧角取值

梯形断面竖向预应力锚索抗滑桩是治理水毁滑坡的一种新型抗滑桩结构,桩间土拱特征区别于常规抗滑桩,仍然利用传统抗滑桩土拱受力模型显然不合理。对桩间土拱的形成特征进行了分析,建立了梯形抗滑桩的计算模型,分别推导不同形式的桩间距计算公式,并通过工程应用对比各算法的桩间距;同时,基于桩间距计算的基础,分析桩侧角对桩间距的影响,界定桩侧角的设计取值范围,并探讨较佳角度的取值,为同类工程提供理论参考。     

螺纹桩竖向承载力及其影响因素研究

为了获得较为精确且工程适用的螺纹桩竖向承载力计算公式,本文分析了螺纹桩竖向承载机理,并获得了螺纹桩竖向极限承载力理论计算公式;以现场试验极限承载力结果为参照,分析了理论计算结果的误差,误差均可接受,说明本文提出的计算公式是合理的。并对螺纹桩竖向极限承载力的影响因素进行了论述,包括螺纹桩桩身长度、螺牙宽度和厚度、螺距和桩身外径等。为螺纹桩的进一步研究应用提供理论支持。     

多模块MOB连接器动力特性研究

以7模块MOB为研究对象,利用RMFC模型,基于势流理论对7个构成模块单元进行3D水动力性能分析,计算过程中考虑了由于遮蔽效应而导致的浮体间相互作用.编制基于频域的多浮体运动和柔性连接器载荷计算程序,计算在规则波和不规则波下的连接器载荷值,并比较不同连接器刚度下各柔性连接器载荷值.计算结果表明,波浪入射角、波频、连接器刚度和海况对连接器载荷响应具有显著影响.本文的计算结果可为MOB柔性连接器设计与模块耐波性设计提供参考.     

跨海桥梁基础波浪(流)力计算问题探讨

在收集国内外海洋桩柱结构物波浪(流)力研究资料的基础上,对桩柱波浪力计算的现状进行了归纳总结。结合已建多座跨海大桥工程实践,通过桥梁基础波浪(流)力模型试验结果与采用现行规范方法所得计算结果进行对比分析,分别对跨海桥梁基础波浪力特点、小尺度桩基波浪力计算、大尺度沉井(承台、桥墩)波浪力计算、横向波浪(流)力计算及波流共同作用下的波浪(流)力计算等问题进行探讨,提出目前桥梁基础波浪(流)力计算存在的问题及解决措施与方法,并针对存在的问题,提出了跨海桥梁基础波浪(流)力进一步深入研究的思路、研究技术路线及研究内容。     

A theoretical calculation method of irregular bridge span pontoon connected by elastic hinges

In this paper, a theoretical calculation method that can be generally applied to responses analysis of irregular bridge span pontoon connected by elastic hinges was proposed based on the elastic foundation beam theory. This method can solve the displacements, rotation angles, bending moments and shear forces of pontoon bridge under vertical static loads. By comparing with the experimental and numerical results in other researches, the correctness and universality of theoretical method are verified. The main response characteristics of the pontoon bridge under vertical static loads are further investigated based on a detailed case study, which contrasts the results of three methods including the theoretical method in this paper, AQWA software and FEM. The results reveal that the rotation stiffness of elastic hinges has a great influence on the responses of the pontoon bridge. The elastic deformation of the pontoon units can be ignored when the rotation stiffness of hinges is small, while it needs to be considered seriously when the rotation stiffness of hinges reaches a certain value. Besides, the flexural rigidity of pontoon bridge also has a sensitive influence on the numerical results. The theoretical method can provide for the optimal design of the pontoon bridge and has significant engineering application prospects.     

考虑流固耦合影响的桩基波浪力简化计算方法

离岸深水全直桩码头,由于其桩基的自由高度大、柔度增加、自振周期长,且位于无掩护开敞海域,波浪与结构相互作用问题突出。如何考虑流固耦合作用对桩上波浪力的影响,并建立便于工程应用的计算方法,是工程实践提出的亟待解决的课题。文中利用有限元软件ADINA建立了水体和桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,并采用有限元数值模型对考虑流固耦合影响的改进Morison波浪力计算公式进行了验证。采用改进Morison波浪力计算公式研究了流固耦合对桩身波浪力的影响,并给出了考虑流固耦合影响的波浪力放大系数图表。在此基础上,提出了考虑流固耦合影响的波浪力简化计算方法。     

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。     

劲芯搅拌桩的试验研究

劲芯搅拌桩是由搅拌桩和钢筋混凝土芯桩组合而成的新型桩,具有高承载力、低造价、施工便捷等优点,为掌握其荷载传递机理和承载力影响因素,进行了19根桩的荷载试验,包括11根劲芯水泥搅拌桩、4根钻孔灌注桩及4根水泥搅拌桩;并对劲芯搅拌桩进行了有限元分析。研究表明:芯桩对劲芯搅拌桩的荷载传递起关键作用,提高了劲芯搅拌桩的承载力;劲芯搅拌桩的承载力高于水泥搅拌桩和钻孔灌注桩;芯桩的长度、体积含芯率、面积含芯率存在一个最优值;水泥土的固化效应、芯桩的挤土效应和芯桩的荷载传递是劲芯搅拌桩高承载力的主要来源。