准椭圆沉箱开孔结构与波浪作用相互影响的数值研究

为探索规则波作用下开孔结构对准椭圆沉箱与波浪相互作用的影响,基于有限差分方法并结合VOF方法与部分单元体方法建立三维时域数值计算模型,对数值模型进行验证并应用于研究波浪与沉箱结构之间的相互作用,分析开孔结构对水平波浪力以及群墩效应系数的影响.研究结果表明,与不开孔沉箱结构相比,开孔准椭圆沉箱的水平波浪力与群墩效应系数均...     

波浪作用下矩形沉箱墩群受力规律试验研究*

墩柱式透空码头在波浪作用下的结构受力较复杂,对于矩形沉箱墩,国内现行的港口工程规范只解析了波浪正向和45°斜向作用下单个沉箱所受水平总力,并无墩群中波浪力衰减规律的计算方法,已有研究也少见相关成果。以茂名某重力墩式散货码头工程为例,通过开展三维物理模型试验,研究波浪作用下矩形沉箱墩周围的波高分布及沿程衰减规律、代表性沉箱墩所受水平、侧向和浮托总力及倾覆力矩沿程衰减规律。结果表明：本工程首先受到波浪作用的5个沉箱墩范围内波高衰减幅度最大;不同沉箱所受波浪力的沿程衰减幅度,呈现出与波高沿程衰减一致的规律;规范中的圆柱形墩的群墩系数计算方法不适用于矩形沉箱墩群结构。     

潜式沉箱-群桩-平台型复合结构波浪力计算的试验研究

文章介绍了一种潜式沉箱、群桩和平台相结合的新型复合结构.通过物理模型试验对这种复合结构在规则波和不规则波作用下的水动力特征进行了研究,探讨了正向波浪总力和垂向波浪总力与无因次参数相对波高H/d、相对沉箱长度A1/L及相对沉箱潜深d1/L之间的关系.根据试验结果总结出正向力与垂向力的计算公式,给出了复合结构各部分受力随透...     

多向不规则波对两排四墩柱串列群墩结构作用的模拟研究

实际海洋中真实的波浪是多向不规则波,两排四墩柱串列群墩结构是工程中常用的结构形式之一。通过数值计算研究了在多向不规则波浪作用下,8根大尺度墩柱(墩柱直径D与波浪波长λ之比Dλ≥0. 15)以双排四墩串列形式布置时,墩柱上的波浪爬高、墩柱所受波浪力及群墩系数的变化规律。结果表明波浪方向分布对墩柱上的波浪爬高和墩柱所受波浪力都有影响。与相同波浪条件下单排串列墩柱相比,双排结构中墩柱所受正向力减小,横向力增大。群墩结构柱间距影响复杂,当墩柱中心距离与墩柱直径之比达到10时,群墩影响较小,可忽略。     

不规则波作用下准椭圆沉箱单墩的波浪荷载

基于二维源分布法得到不规则波浪的各个组成波作用于准椭圆沉箱的波浪力分量,应用波谱分析方法给出不同累积概率下作用于准椭圆沉箱上的不规则波波浪力.将数值计算结果与试验结果进行比较,吻合较好.应用该数值计算方法讨论了入射波向α、kD、准椭圆沉箱相对长宽比B/D与量纲一的量波浪力之间的关系,得到一些对工程应用有价值的结果.     

大型椭圆墩式码头波浪力计算与试验分析

椭圆墩式码头为一种较为新型的墩式码头结构形式，目前水运工程相关规范对大型椭圆墩式码头的波浪力计算等尚不完全适用。基于水运工程规范中墩柱波浪力计算理论，结合工程案例和试验数据进行对比研究。结果表明：1)对于大型椭圆墩式码头，小尺度桩体横向波浪力实测值小于计算值，大尺度墩体纵向波浪力实测值大于计算值。2)对于小尺度桩体，水运规范计算方法不能反映边墩与中墩的波浪力差异，边墩横向波浪力实测值略小于中墩。对于大尺度墩体，规范计算不能充分反映出边墩和中墩的纵向波浪力差异。3)对于重要工程，建议波浪力以物模试验结果为准。     

规则波作用下桩基-重力式靠船墩受力特性研究

利用Flow-3D建立三维数值波浪水槽,模拟规则波对桩基-重力式靠船墩的影响。文章分析了下部沉箱、中部桩柱、上部墩台的动压强随时间的变化规律;并研究了沉箱高度的变化对各组成部分表面动压强及波浪力的影响。研究表明:(1)随着压强测点位置高程的增加,沉箱表面的压强逐渐增大,桩表面的压强先增大后减小,在静水面处达到最大,墩台表面的压强逐渐减小;(2)随着沉箱高度的增大,靠船墩各组成部分的动压强也随之增大,且沉箱高度的变化对沉箱下半部分、桩身静水面以上部分、上部墩台的压强影响较小,对沉箱上部和桩身水下部分的压强影响较大;(3)沉箱所受的正向波浪力随沉箱高度的增加而增大,桩所受的正向波浪力变化则呈相反趋势,墩台的正向波浪力变化不大。     

多向不规则波浪与大尺度双墩结构作用的研究

群墩结构是海洋工程中常见的结构形式,而实际海洋中的波浪是多向不规则波浪。研究波浪的方向分布对于大尺度群墩作用具有重要的意义。基于Linton和Evans提出的规则波与群墩作用理论,建立了多向不规则波浪对大尺度群墩作用的计算方法。通过与物理模型试验结果的对比,对数值计算结果进行了验证。进一步计算了多向不规则波浪与两个串列和并列墩柱布置的群墩作用时,墩柱所受的波浪力及群墩系数。结果表面波浪的方向分布对波浪力和群墩系数都有明显的影响,尤其是对横向力,实际工程应用时应考虑波浪的方向分布特性。     

越浪水体对堤后靠船墩的冲击试验研究

通过三维的波浪物理模型试验,研究了斜坡堤掩护下的靠船墩受力特性,分析不规则波作用下越浪高度和不同波向对靠船墩波浪力的影响规律。试验结果表明:1)当波浪传播到斜坡堤上时,一部分波浪破碎后越过堤顶直接冲击在靠船墩上,另外一部分波浪则会绕过斜坡堤在堤身后方形成绕射波对靠船墩形成冲击。2)由于波浪垂向作用的冲击特性较强,作用在靠船墩上的垂向波浪力要大于正向波浪力和横向波浪力。3)随着越浪高度增大,作用在靠船墩上的垂向波浪力和正向波浪力增大,横向波浪力则没有明显的增大趋势。同时更大的越浪高度也会导致垂向波浪力与横向波浪力的比值增大。4)当越浪高度较小时,波浪正向入射与斜向入射造成的波浪力相差不大;当越浪高度较大时,斜向入射的波浪会引起靠船墩上更大的波浪力,此时波浪的绕射效应也会增强,正向波浪力与横向波浪力的比值会减小。     

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。     

作用在高桩承台上的不规则波波浪力试验研究

针对不规则波中高桩承台所受波浪力进行了物理模型试验研究,系统分析了该结构的群桩水动力特性,重点考察了整体总力达到最大值时相应的桩柱波浪力规律。试验通过整体总力与各个组成桩单桩力的同步监测,得到群桩总力最大时刻各组成桩的受力。在试验数据分析的基础上,给出了前、中、后三桩的波浪力历时曲线及波高过程线,并就其相位进行对比分析;研究了各组成桩群桩总力系数、群桩正向力与横向力之比、群桩系数及单桩正向力与横向力之比随水深的变化规律,探讨了承台与群桩以及各组成桩桩力之间的分配比例并最终确定了最大受力桩。     

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。     

港口透水与非透水构筑物结合结构的稳定性研究

为了达到国家围填海管控的要求,基于北部沿海的水文、地质情况,采用了沉箱墩式结构。文章以某北部港口透水构筑物结构为例,通过整体物理模型试验,得到码头上部梁板、沉箱、引桥等结构波浪水平力、浮托力、泊位前波高、码头、引桥面上水等数据,确定了码头稳定性,最终认为沉箱墩式结构顶标高可采用与顺岸结构相同,可供其他北部沿海港口参考。     

埋深对墩式沉箱底面波浪浮托力影响分析

《港口与航道水文规范》(JTS 145—2015)对于有一定埋深情况下的沉箱底面波浪浮托力如何计算未做说明。针对埋深对于墩式沉箱底面波浪浮托力的影响程度,结合实际工程,对规范公式计算结果与物理模型试验结果进行对比分析。结果表明,埋深对于沉箱底面波浪浮托力有一定的折减效应,具体折减程度须结合埋深、土质、沉箱尺寸、波浪参数等综合确定。     

墩式码头波峰面高度试验研究

通过波浪物理模型试验,研究了圆沉箱墩柱式码头单墩、群墩的波峰面高度变化规律,提出圆沉箱墩柱式码头最大波峰面高度的计算经验公式。研究结果表明,波峰面高度与波高、墩距、墩径、波长、波浪入射角均相关。研究的成果对于开敞式圆沉箱墩柱码头的码头面高程确定具有很好的参考价值。     

不规则波作用下9桩串列群桩效应的实验研究

小尺度的群桩结构在海洋工程建筑物中应用广泛,其在波浪作用下产生的群桩效应也被国内外学者所关注,但是目前有关群桩效应的研究多限于较少桩柱。基于物理模型实验,对不规则波作用下,9桩串列群桩中各桩所受正向力、横向力进行了研究,结合对应波浪作用下孤立桩所受波浪力,分析了正向力和横向力群桩系数K_(G,1/3)、K_(GL,1/3)随相对桩距S/D和KC_(1/3)数变化的规律,并对比了群桩中各桩上群桩系数的区别。     

不同上部结构开孔沉箱的消浪效果与波浪力研究*

通过参考烟台某港区码头开孔沉箱形式,利用1∶35的波浪断面物理模型研究双柱块体上部结构和侧开孔上部结构开孔沉箱的消浪效果和波浪冲击荷载。结果表明：在相同波浪条件下,开孔沉箱开孔率增加的消浪效果好于双柱消浪块体;波浪与双柱块体上部结构开孔沉箱的波压力最大处区域在开孔下方,而侧开孔上部结构开孔沉箱的波压力最大区域在开孔处附近;双柱块体上部结构开孔沉箱所受波浪力主要受静水位影响,而侧开孔上部结构开孔沉箱所受波浪力主要受波面对开孔的淹没程度影响。     

规则波作用下开孔沉箱波浪力计算方法的试验研究

通过二维规则波波压力试验,对规则波作用下无顶板开孔沉箱所受到的波浪力进行了系统研究。针对开孔沉箱由于具有特殊的消浪室结构导致其所受到的总水平与总垂直波浪力存在相位差,给出了相位差的计算公式,提出了开孔沉箱波浪力峰谷值时刻同步波浪力的计算方法,为开孔沉箱的工程应用提供了有价值的结果。     

沉箱孤立墩式结构整体稳定性一般规律

大型原油码头多采用墩式蝶型布置,一般情况下波浪作用是控制沉箱墩式结构整体稳定性的主要外荷载。作为设计波要素,通常选取最大波高及其对应的波周期或最大波周期及其对应的波高进行结构计算,但经多组波要素对比计算表明,并非最大波高或最大波周期为控制工况。参考数模分析群桩系数随波周期变化的成果,研究了作用于小尺度墩柱上的波浪作用随波周期和波高的变化以及沉箱孤立墩式结构整体稳定性的一般规律。     

规则波作用下开孔沉箱波浪力计算方法的实验研究

通过二维规则波波压力实验,对规则波作用下无顶板开孔沉箱所受到的波浪力进行了系统研究.针对开孔沉箱由于具有特殊的消浪室结构导致其所受到的总水平与总垂直波浪力存在相位差,给出了相位差的计算公式,提出了开孔沉箱波浪力峰谷值时刻同步波浪力的计算方法,为开孔沉箱的工程应用提供了有价值的结果.