大直径钢圆筒结构稳定性离心模型试验研究

大直径钢圆筒结构是近年来兴起的一种新型水工结构形式,具有结构简单、施工速度快、结构受力条件好、造价低等优点,能够适应水深浪大的恶劣环境,在软土地区具有广阔的应用前景。在钢圆筒施工过程中,其在风浪荷载下的稳定性是工程关注的主要问题。以东海某码头工程钢圆筒护岸为研究对象,通过土工离心模型试验,研究钢圆筒结构的破坏模式和稳定性,并对位移、筒壁土压力、筒身应变等进行分析。结果表明：软土地基上钢圆筒结构在水平荷载作用下的失稳破坏模式主要表现为倾斜失稳,而不是整体平移;钢圆筒失稳破坏时的极限荷载约为其所受水平荷载的2倍;在水平荷载作用下,陆侧筒壁土压力逐渐升高,海侧筒壁土压力逐渐降低,陆侧筒壁土压力明显大于海侧;筒身应变随深度的增加而增大,钢圆筒底部的筒身应力明显大于上部。     

基于变位方法的无底大圆筒结构稳定性研究

新型的无底大直径圆筒结构以其可直接嵌入地基而无需开挖的优势,在港口工程中得到广泛应用。但由于设计中采用经典的水工结构的稳定计算模型,导致一些实际工程出现了失稳破坏。基于沉入式大圆筒的工作机理,文中对传统稳定计算模型中结构倾覆转动点仅在基底的假设进行了改进,建立了吻合无底大圆筒结构并同时考虑水平位移、竖向位移、转角以及结构倾覆转动点随埋置深度变化的稳定性计算模型,基于临界破坏的模式,推导出了大圆筒的变位方程。该方程可以求得具体工况下竖向位移、水平位移、转角以及倾覆点高度。通过算例及工程实例验证了该模型的正确性及可行性。     

大圆筒结构整体稳定性和水平变位三维数值模拟

大圆筒结构作为水运工程新型结构形式,受力机理复杂,行业内对其认识较为有限。为研究大圆筒结构整体稳定性和水平变位的影响因素,采用PLAXIS 3D软件模拟大圆筒结构在不同地基土密度、强度、刚度,不同筒内回填料密度、强度以及不同埋深工况下整体稳定性和水平变位。结果表明,大圆筒结构整体稳定性随地基土密度、摩擦角和埋深的增大而增加,随回填料密度增大而降低,与回填料摩擦角和地基土弹性模量无关;大圆筒结构水平变位随地基土密度、摩擦角、弹性模量和埋深的增大而减小,随回填料密度的增大而增大,与回填料摩擦角无关。该成果可为大圆筒结构设计提供参考依据。     

深厚软土地基上插入式钢圆筒的结构稳定性

结合港珠澳大桥岛隧工程东人工岛工程实例,基于 PLAXIS 3D 有限元软件计算平台,利用可同时考虑剪切硬化和压缩硬化的土体弹塑性本构模型 Hardening-soil model,对深插式大直径钢圆筒岛壁结构三维数值计算展开研究,分析施工全过程中各控制工况下钢圆筒的变位情况,并与二维理论计算和现场实测位移相验证,探讨深厚软黏土地基上大圆筒结构的变形与稳定特性。结果表明,三维数值模拟钢圆筒位移和实测位移相近,两者均大于二维平面等效计算位移值;当钢圆筒有足够的直径和埋深时,即使其插入深厚软黏土地基,水平和竖向变位均较大,但是其结构稳定性也较好。分析成果对类似工程以及大直径钢圆筒结构在软土地基上的推广应用具有一定的参考意义。     

深中通道西人工岛钢圆筒成岛应用及稳定性分析

深中通道西人工岛采用大直径钢圆筒插入海床围闭岛体的快速成岛工艺.目前,采用钢圆筒快速成岛的案例相对较少,对钢圆筒施工期倾斜及简体稳定性的研究尚待进一步深化.文中以深中通道西人工岛为例,针对钢圆筒振沉直至人工岛陆域形成各施工工况,就简体在岛内外荷载综合作用下发生倾斜超限的成因进行分析,得出具体成因与地质条件及施工期简体内...     

大直径圆筒结构施工期稳定性的试验和分析

本文通过对四个大直径圆筒结构工程施工期稳定性模型资料的分析，说明空筒的稳定的大直径圆筒结构施工安全的控制条件，从目前几个工程常用的圆筒来看，空筒仅可承受１Ｍ左右的波高，为保证施工稳定，空筒就位后必须立刻回填，文中分析了施工明圆筒失稳方式，圆筒直径，筒顶高程对稳定的影响，指出迭合圆筒位于水位变动区一节稳定性最差。     

沉入式大圆筒码头结构稳定性的有限元分析方法

基于有限元软件ABAQUS建立分析沉入式大圆筒码头稳定性的三维弹塑性有限元模型．采用弹性模型模拟大圆筒结构,采用Coulomb．Mohr屈服准则建立土体的本构关系模型．在圆筒与土体之间设置接触面单元模拟圆筒与土体的滑移、张裂和闭合。接触面的切向采用库仑摩擦本构关系模型、法向采用硬接触的方式。通过定义沉入式大圆筒码头稳定性判别准则和加载系数,提出根据加载系数一位移曲线判别结构稳定性的方法。针对某沉入式大圆筒码头工程的结构方案．采用有限元法计算码头结构的稳定性,分析不同土性指标对码头结构稳定性的影响．计算结果表明采用有限元方法分析沉人式大圆筒码头结构的稳定性是可行的．     

香港机场第三跑道填海工程插入式钢圆筒结构设计

受钢结构耐久性的影响,国内插入式钢圆筒设计案例较少。基于香港机场第三跑道填海工程,提出一种在深厚软土地基上采用插入式钢圆筒作为陆域形成临时围蔽结构的设计方案。采用日本国际临海开发研究中心OCDI的二维计算理论进行结构设计,并采用Plaxis 3D软件对结构位移和整体稳定性进行复核计算。结果表明,采用OCDI二维理论进行结构设计是安全的,但位移计算结果严重偏小。研究成果可为类似工程提供参考。     

插入式钢圆筒筒内侧土压力分布规律及计算方法

针对插入式钢圆筒筒内土压力计算理论多样性、计算结果差别大的问题,分析筒内土压力分布规律及计算方法。结合港珠澳大桥岛隧工程西人工岛X37#钢圆筒,采用有限元软件PLAXIS 3D和多种理论计算方法对比分析筒内土压力。结果表明：筒内土压力不是随深度增加一直增大,库拉依宁法计算筒内土压力结果与三维有限元软件分析结果比较吻合,在工程设计中可以采用库拉依宁法计算筒内土压力。分析成果可以为钢圆筒筒壁水平张力计算提供依据,从而合理确定钢圆筒筒壁厚度。     

基于LS-DYNA3D的圆筒件拉深过程的研究

利用有限元模拟软件LS-DYNA3D对圆筒件拉深过程进行动态仿真。在圆筒件拉深成形过程中,影响成形质量的因素很多。设计6组模拟试验进行分析,得到了压边力、摩擦系数、凸模圆角半径和模具单边间隙对工件拉深过程的影响规律。     

桩板结构加固病害库岸挡墙稳定性研究*

采用Plaxis有限元分析软件,研究桩板结构加固病害库岸挡墙的稳定性,并定量分析了库岸挡墙整体稳定安全系数随水位的变化规律。结果表明采用桩板结构加固病害库岸挡墙能有效控制墙体变形,显著提高稳定安全系数。库岸挡墙的整体稳定安全系数并不随水位的升高一直降低,而是呈显著的下凹型,即在设计低水位和设计高水位间存在一个最不利水位,可以通过有限元方法进行搜索。该方法克服了因水位选择不当而错误确定挡墙最小安全系数的缺点,建议在重要水工结构计算中推广使用。     

插入式大圆筒岸壁结构设计的新思路

通过对几个已建工程的回顾,归纳了我国插入式大圆筒岸壁水工建筑物通常的设计思路,并结合前苏联(俄罗斯联邦)、日本、英国等国家的相关结构设计规范或标准以及格型钢板桩(管)岸壁结构的设计思路或计算方法,对插入式大圆筒岸壁结构的使用条件、设计思路进行了统计归纳和对比分析。在总结现有设计与施工技术经验的基础上,提出了插入式大圆筒岸壁结构的使用条件和结构设计的新思路,希望起到抛砖引玉之作用。     

钢管板桩结构位移分析

钢管组合板桩结构作为一种新型板桩结构,在大型深水码头中应用在国内尚无工程实例。此种新型结构计算方法尚未成熟,在设计计算中采用规范简化方法无法对结构位移进行全面分析,有必要运用多种数模软件进行计算分析,同时结合施工的步骤,全面分析结构受力,为设计提供技术支撑。结合某20万DWT集装箱深水码头工程,利用Autodesk Robot、PLAXIS、ABAQUS等软件进行计算,得出一致结论:本工程设计施工工序合理,位移可控;大部分位移发生在施工期且位于桩顶,最大水平位移10 cm左右。该设计方法和结论为类似工程设计提供参考。     

基于特征建模的船用柴油机机体强度有限元分析

基于三维造型软件Pro/E的特征建模技术和有限元软件ANSYS的结构分析模块,建立了某6200型船用柴油机机体的有限元模型.采用更符合实际的边界条件施加方法,在螺栓预紧和缸内爆发压力两种工况下对机体进行受力分析,确定了最大应力部位;同时对机体的疲劳安全性进行了校核.分析结果表明,采用此有限元方法可为机体的强度评估和多方案改进设计提供依据.     

钢圆筒沉放施工区域简易消浪措施

针对钢圆筒沉放过程中的技术难题,进行了施工区域临时消浪措施研究。基于不同消浪原理,提出了浮驳+刚性侧壁、浮驳+柔性侧壁、横向水袋筏和V形水袋组等4种浮式防波堤形式。通过水池物理模型试验,比对分析了各浮式防波堤的波浪透射系数,并分析波周期和夹角对消浪性能的影响。试验结果表明,夹角为60°的V形水袋组方案消浪性能最佳,可推荐为施工区域临时掩护措施。     

钢箱筒基础结构应用优势及前景

钢箱筒基础结构是由桶形基础发展而来,桶形基础取代桩基作为海上采油平台基础在国内外获得成功应用。结合钢箱筒结构取代抛石基床作为码头和防波堤基础首次在工程中成功应用的实践,论述了钢箱筒结构特点和作用机理。钢箱筒结构具有加工制作快捷、浮运稳定、就位下沉简便、下沉上浮方便可兼作施工平台、后期沉降稳定等特点,拥有节约成本、缩短工期、保证质量等优势。钢箱筒结构在水运工程中尤其是渤海湾淤泥质海岸作为码头和防波堤结构基础拥有很好的应用前景。