考虑流体-桩-土相互作用的独桩平台波浪响应的TMD 控制研究

采用调谐质量阻尼器对独桩平台的波浪响应进行控制，在对受控结构的波浪响应进行随机振动分析时，考虑了流体－桩土桩互作用的影响，通过一算例具体讨论了TMD的参数对控制效果的影响，计算经表明，适当选择TMD的参数可有效地控制独桩平台的波浪响应，因此TMD在简易平台的振动控制领域有着良好的应用前景。     

离岸深水港轻型码头在波浪作用下动力响应研究

对离岸深水港轻型码头在强浪作用下的动力响应进行研究,依据JTJ 213—1998《海港水文规范》的环境条件和环境荷载规范,在考虑桩-土耦合效应下对海洋极端波况下离岸深水港轻型码头结构的动力响应进行了数值模拟;并对比了不同阻抗处理下桩柱响应与采取基岩面固结简化下的不同。研究结果表明,桩土耦合作用对于波浪尤其是不规则波作用下的桩柱响应有很大影响,考虑耦合作用时结构运动响应为岩面固结简化下的45%~65%,在不规则波作用下码头结构响应峰值远高于规则波下峰值结果,尤其不规则波的高频成分更能激发结构物的动力响应。建议在深水轻型码头结构物设计中采取更接近实际的基于两相饱和介质理论的桩基阻抗;在不规则波作用下尤其当频率较高时,不规则波中高频成分与轻型码头的固有频率接近易引起较大动力响应,在工程设计中需引起注意。     

考虑桩土相互作用高桩码头单桩地震反应

本文以唐山地震时天津地区港口高桩码头实际震害为背景，采用Ｎｏｖａｋ模型，研究桩土动力相互作用对码头单桩地震反应的影响；采用Ｐｏｕｌｏｓ差分法，考虑桩土静力相互作用，研究在地震引起岸坡永久变形作用下，码头单桩的地震反应；综合考虑桩土动、静力要互作用，研究单桩地震反应的各影响因素，分析桩的不同破坏形式茅坑同桩码头抗震提出建议。     

遮帘板桩式接岸结构桩土相互作用分析*

结合某工程,对遮帘板桩式接岸结构桩土相互作用进行数值分析,研究了桩土相关计算参数对桩土作用的影响。由于遮帘桩的存在,在受到后方土压力时,遮帘桩桩间土压力向两侧遮帘桩传递,这样减小了前排桩承受的土压力,产生土拱效应,提高了接岸结构的承载力。土的粘聚力与内摩擦角对桩土相互作用影响较大,随着粘聚力与内摩擦角的增加,遮帘桩荷载承担比均有所增加,最后都趋于稳定值,当粘聚力达到一定值时,内摩擦角对桩土相互作用影响较小。遮帘桩间距及遮帘桩与前板桩间距对桩土作用影响较大,只有综合考虑,才能优化码头设计。土的弹性模量、泊松比、桩土摩擦系数对桩土相互作用影响较小,在设计时可作次要因素考虑。     

考虑桩土相互作用的高桩梁板式码头pushover加载模式研究

通过对某梁板式高桩码头实例进行建模分析,采用p-y曲线法考虑桩土相互作用,研究不同加载模式对高桩码头pushover分析的影响。分析对比5种加载模式的受力、位移变化等特性,并与时程法计算结果进行对比。结果表明,桩基屈服顺序主要受到桩的斜度和倾斜方向的影响,均匀分布加载模式反映了结构弹塑性阶段的上限。对时程法计算结果综合分析表明,集中力加载模式和SRSS模式与时程分析结果符合较好。     

非线性土体桩土相互作用对高桩码头抗震设计影响的分析

针对目前高桩码头抗震设计中所存在的桩土相互作用对桩受力问题进行了分析，采用了非线性上ｐ－ｙ曲线桩土相互作用模式，编制了计算程序。通过实例分析表明对中强地震区，中软岸坡情况，桩土相互作用对桩受力的影响是显著的。     

考虑桩-土相互作用的结构自振频率计算

以弹簧模拟桩-土的相互作用,建立了桩-土结构的有限元模型。结合工程实例,采用该模型计算了桩基的自振频率,分析了弹簧等效刚度的变化对模型自振频率的影响。     

P-Y曲线法模拟桩土相互作用

当前模拟桩土相互作用主要有m法、嵌固点法以及P-Y曲线法。文介绍P-Y曲线法模拟桩土相互作用在工程中的应用,并将其与m法及嵌固点法进行对比,证实P-Y曲线法的可行性。     

桩柱间距对桩柱上波浪荷载的影响

桩柱间距的大小直接关系到入射波对桩柱的作用力及对平台或上部结构的上托力。基于FLOW-3D建立三维数值波浪水槽,通过试验验证数值模型的准确性,研究4种波况下,桩柱间距L对作用在上游桩柱和下游桩柱波浪荷载的影响。结果表明：由于桩柱的相互影响,作用在两桩柱上顺向波浪荷载和横向波浪荷载均不同于孤立桩柱情形,群桩系数KG与桩柱间距L有密切关系,对于顺向群桩系数KGx,当桩柱间距L与其直径D的比值小于1.0时,上游桩柱顺向群桩系数KGxu＜1.0,下游桩柱顺向群桩系数KGxd＞1.0,两桩柱的横向群桩系数KGy可达3.0～4.0。随着间距的增加,KGxu逐渐增大、KGxd逐渐减小、KGy大幅减小。当L/D＞4.0时,基本可以忽略两桩柱的相互影响。     

考虑桩-土作用的PHC管桩极限变形及其影响因素分析

单调荷载作用下PHC管桩的极限变形是判断结构损伤的一项重要参数。为了解桩、土参数对PHC管桩在单调荷载作用下变形的影响,采用ABAQUS有限元软件的纤维梁单元模型和共结点法,建立考虑桩土相互作用的PHC管桩有限元模型,使用P-y土弹簧模拟桩土相互作用,混凝土采用UCONCRETE03本构模型,预应力纵筋采用USTEEL02本构模型,分析配筋率、桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比等参数对PHC管桩极限变形的影响规律。计算结果表明:桩基极限位移随桩基配筋率的提高而增加,但随桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比的增加而减少,并拟合单调荷载作用下的PHC桩基极限位移的计算公式。     

海岸软土地基桩-土相互作用的数值模拟及应用

桩基础是高桩码头整体结构受力的关键。通过建立桩-土的理论受力模型,对桩体、土体及其相互作用进行理论分析,采用傅里叶级数收敛法对对称的模型进行求逆简化,为计算机求解给定方向。在ANSYS有限元分析软件中通过APDL语言对桩-土相互作用模型进行编程化建模和加载,计算后得出桩体、土体的整体变形规律和桩侧摩阻随桩深的变化规律,将模型计算结果与现有的试验结论进行分析对比。结果表明:傅里叶级数收敛法在对称模型刚度矩阵求逆过程中可以将许多元素变为零,以增加计算机的计算效率;桩体、土体的整体位移在不同荷载作用下发生微小差异,桩土摩擦阻力呈分段线性分布,其中在入土深度32 m处应力达到最大值,在工程中应对该处布置更多纵向持力钢筋。     

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。     

长周期波浪冲击下胸墙受力试验

以长周期波浪冲击下斜坡式结构顶部胸墙为研究对象,通过物模试验研究其波浪荷载,并与中国规范和美国CEM手册的计算结果进行对比。在此基础上,进行孤立胸墙的验证试验。结果表明,中国规范和美国CEM手册所采纳的经验公式,均未充分体现长周期波浪破碎对胸墙受力的影响;两种方法的计算结果较为接近,但与物模试验结果差异较大。试验结果相当于规范结果的5倍。因此,在进行长周期波海区工程设计时,应特别注意长周期波浪对胸墙的破碎冲击作用,不能仅用规范公式进行计算,应按规范要求进行物理模型试验。     

波浪作用下雷诺护垫护坡的设计与应用

文章介绍了雷诺护垫护坡技术。首先对其结构型式、技术参数进行介绍,然后分析了雷诺护垫护坡在波浪作用下的破坏机理,对其相关试验研究及具体设计准则做了详细的介绍,并对其在国内外的相关应用进行了介绍。最后综述了雷诺护垫护坡的各项性能特点。     

螺旋桨流固耦合多目标优化设计

本文提出将NSGA-Ⅱ多目标优化算法应用于螺旋桨多目标优化设计,并通过面元法和有限元法实现螺旋桨流固弱耦合.通过计算安装在Seiun-Maru(一艘日本散货船)上的HPS大侧斜螺旋桨压力系数分布和压力脉动,考虑了流固耦合效应的计算精度要高于不考虑流固耦合效应,验证了考虑流固耦合的必要性.本文以螺旋桨效率、非定常力和重量作为目标函数,在满足水动力性能、结构响应和空泡性能等约束条件下,选取描述螺旋桨外形的6个参数作为设计变量,以此建立优化函数.在不同近似最优解和非设计点为初值的算例中,其结果均改善了所有目标函数,验证了本文方法的有效性、适用性和鲁棒性.本文提出的多目标优化方法将有助于提高设计效率,节省计算资源,可成为未来螺旋桨设计的有效工具.     

考虑流固耦合的多分支管道系统振动研究

利用拉普拉斯变换,把时域14方程模型变换到频域,并化多元一阶常微分方程为一元高阶方程,对其求解,得到直管的频域解析解。然后把任一管段的初始坐标值和末端坐标值代入直管的频域解析解,得到单管的传递矩阵,结合分支点的平衡条件,便可以推导出任意N个分支管的传递矩阵。增加7(N+2)个分支管的边界条件,求解得出任意N分支管路的频域解。最后,进行仿真计算,利用英国Dundee大学Tijsseling教授的实验结果以及ANSYS仿真计算对结果进行验证,验证了文中方法的正确性;并例举了不同分支数目以及不同分支位置管路的仿真计算结果,同时对仿真结果进行了分析。     

强浪作用下土体液化的土质海堤稳定性分析*

在台风、风暴潮等海况中的强风浪作用下,土质海堤常发生破坏甚至决堤。考虑海堤土体在高水位波浪作用时发生液化的情况,用Geo-slope软件计算海堤整体滑动稳定性的安全系数,并与高水位静水状态、无波浪作用低水位时和波浪作用液化后低水位时3个工况计算的海堤安全系数进行比较分析。4个工况计算的安全系数分别为2.226、2.392、2.082和2.056。结果表明,波浪作用造成土体液化时,对海堤整体稳定性的影响并不明显,而临海侧低水位时对海堤整体稳定性的影响则很显著;强风浪情况下海堤的决口等破坏并不是由于波浪作用造成土体强度降低引起海堤整体滑动所导致的,具体机制仍需进一步研究。     

不规则波作用下波浪爬高计算方法

通过物理模型试验,研究了不规则波作用下光滑不透水单坡和复坡上的波浪爬高,分析了主要影响因素波陡、坡度、波浪入射角、平台宽度和高程对波浪爬高的影响规律,得到了海堤结构波浪爬高的计算公式及其不同累积率换算关系,并提出了多级平台海堤断面波浪爬高计算方法,可适用于复杂海堤断面的爬高计算,与40多个实际工程的模型试验结果对比,具有较好的计算精度,可供工程设计参考。