双层梁板桩基码头的波浪力计算

文章对沿海渔港码头采用双层梁计基结构型式,码头波浪力的作用情况通过模型试验进行综合分析,拟合了试验公式;提出了波浪上托力及水平力的计算方法,供工程设计估算使用。     

桩柱最大水平波浪力的一种新计算方法

从Morison方程出发,对其进行适当变形、推演,最终得到一种可直接计算近海平台支撑物所受最大水平波浪力的计算方法。通过实例计算,得出不同情况下最大水平波浪力。将该计算结果与经典计算法所得结果进行对比,在实际情况下,该算法与经典算法所得结果相近。在工程项目初始阶段,可使用该方法进行综合估算。     

基于浮体Morison方程的半潜式超大型浮式结构波浪力简化计算方法

研究了半潜式超大型浮式结构中移动式海上基地（MOB）在高海况随机波作用下波浪力的简化计算方法。文中基于修正后的浮体Morison方程,经理论推导得出了MOB结构波浪力的计算公式。以MOB结构“三模块模型”为例,研究其在6级海况条件下基于Bretschneider谱模拟的随机不规则波中浪向角变化在0°~90°范围内,各模块的波浪力-历时规律,将本文简化算法的计算结果统计值与势流理论的结果相互对比,并对二者进行误差分析。结果表明：运用本文简化算法得到的MOB波浪力统计结果与势流理论的结果吻合程度高,且二者之间的相对误差在工程允许的范围之内,可充分验证本文方法的正确性、合理性与可行性。本文算法相比于势流理论而言更加简单,建议在结构初步设计阶段运用该方法可高效地评估大量不同工况下MOB结构的波浪荷载,研究成果可为半潜式超大型浮式结构动力响应研究奠定基础。     

考虑流固耦合影响的水中桩基结构振动特性分析

水-结构的耦合振动是一个比较复杂的问题,在设计中,只有考虑水体对结构基频及阻尼比等振动特性的影响,才能使结构设计更为合理、可靠。以往研究多分析水体的附加质量效应对桩柱基频的影响,对水深、桩径、上部结构等因素的影响尚缺乏进一步的研究,对水体的阻尼比增大效应也缺乏定量分析。鉴于工程的需要,利用有限元分析软件ADINA建立水体-桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,对流固耦合作用下结构的基频和阻尼比进行计算,分析多种因素对水中结构振动特性的影响,并给出水体产生的阻尼比推荐值。结果表明,水体会引起结构基频降低及结构阻尼比增大,流固耦合作用对振动特性的影响不容忽视。     

半圆型防波堤波浪力的计算方法

本文采用边界元与有限差分相结合的数学模型研究了半圆型防波堤上波浪压力的作用规律，并总结出了适用于堤顶淹没，半淹没和不淹没情况下的总压力和抗滑稳定系数的简化计算公式，简化公试计算经与物理模型试验结果符合良好。     

波浪作用下桩基承台结构的波浪力计算

针对一桩基承台结构,分别采用理论方法和数值模拟方法计算其在波浪作用下的结构受力,并开展物理模型试验进行对比验证。理论方法分别采用Morison公式计算下部桩基结构受力,绕射理论计算上部承台结构受力;数值模型基于Fluent求解Navier-Stokes方程,通过UDF修改源项来实现造波,建立数值水槽。计算结果表明:因没有考虑上部和下部结构间的相互影响,理论方法计算的结构受力比试验结果稍偏小;而数值模型在计算桩基、承台和整体受力时都取得了很好的计算结果,特别是有波浪在承台上越浪时,也能取得很好的结果。建议在桩基承台结构波浪力计算时使用该方法。     

基于脉冲响应函数法计算小尺度圆柱上的不规则波浪力

通过对波动传递函数的逆傅里叶变换建立脉冲响应函数的解析表达式,在仅已知不规则波波面过程线的情况下,利用脉冲响应函数与已知波面序列的卷积求得不规则波的速度场,并计算不规则波浪序列引起的水质点速度、加速度。通过与线性波浪叠加法的对比验证了方法的正确性,并应用Morison方程计算小尺度圆柱上的不规则波浪力。对不规则波浪力进行频谱分析得到:在非线性较弱时,脉冲响应法求得的波浪力谱与线性谱分析法的波浪力谱较为接近。随着波浪非线性的增强,脉冲响应法求得的速度力谱与线性谱分析法相比峰值不断增大,在低频和高频处能量增多,在主要能量区的谱宽也不断增加,而惯性力谱与线性谱分析方法结果基本相同。     

有波浪力重力式码头稳定性可靠指标的简化计算

研究了有波浪力情况下重力式码头的抗滑、抗倾稳定性抗力和荷载效应的统计特征,提出了抗滑、抗倾稳定性可靠指标的简化计算公式,根据10个方块码头和46个沉箱码头的JC法可靠指标计算结果确定了简化计算公式和简化设计公式的参数。研究表明,波浪力占总荷载效应的比例对可靠指标的计算结果影响很大;对于同种类型的重力式码头,在相同的墙后填料情况下,抗滑、抗倾稳定性计算中抗力和荷载效应的均值系数和变异系数可视为常数;采用简化公式计算的重力式码头抗滑、抗倾稳定性可靠指标与JC法的计算结果非常接近。     

弧面型防波堤的波浪力简化计算方法研究

弧面型防波堤是一种新型防波堤,国内外尚无波浪力理论计算公式,需借鉴类似堤型的半圆型防波堤的波浪力研究成果。为此,进行了弧面型防波堤与半圆型防波堤波浪力结构断面试验,本文根据两种堤型水力特性分析和对比试验研究,提出以半圆型防波堤波浪力乘以一个修正系数,可作为弧面型防波堤波浪力的简化计算方法,对弧面型防波堤稳定性的验算和对波浪力随周期变化规律的检验,以验证修正系数的可行性。修正后的弧面型防波堤波浪力简化计算方法可作为工程应用的参考。     

潜体近水面波浪力计算的数值方法

潜体近水面航行时将受到波浪力的作用，其中二队垂向平均力和二阶纵摇平均力 可能使潜体浮出水面因此正确估算作用在潜体上的二阶平均波浪力，对近水面航行的潜体十分重要。本文利用浪浪上任意低航速三物体波浪力的计算方法来计算近水面体的波浪力并与国际上球结果，试验结果相比比较吻合，说明了本方法的实用性。     

中高水头船闸三角门流固耦合动力特性分析

船闸三角门考虑流固耦合作用下的自振特性是分析闸门流激振动的关键因素。采用空间有限元数值模拟,分析得到了三角闸门在不同水位条件下的自振频率和振型模态。计算表明,流固耦合作用对闸门自振特性的影响,总是使闸门的自振频率下降,振型模态也相应发生转变。在计算分析的基础上,对船闸三角门的安全运行操作提出了合理化建议。     

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。     

软土地基桩基负摩阻力简化计算方法

负摩阻力的计算是桩基工程设计中最重要的问题之一。由于港口及配套工程大多处于港湾滩涂或吹填区域,土层中存在较厚的软弱层（如淤泥质土、淤泥等）,场地内分布的软弱土层厚度大且大多尚未完成固结,因此设计中需要考虑负摩阻力及下拉荷载对桩基承载力的影响。目前,国内相关规范中虽然提出了桩基负摩阻力的计算公式,但规范相关条款却有待完善。基于国内外文献及工程实际,首先分析了软土地基中桩基负摩阻力产生的原因与危害,然后结合国内规范提出了桩基负摩阻力及下拉荷载的简化计算方法,最后总结了减少桩基负摩阻力的工程优化措施,并对以后的研究提出了展望。     

中长周期波下防波堤导航灯基础波浪力计算方法

作为防波堤导航灯的基础,其所处位置一般为整个码头工程中波浪条件最为恶劣的区域,而导航灯基础又兼具防浪墙及独立墩柱的双重特性,因此其波浪力的计算较为复杂。基于实际工程项目,通过中外不同规范、手册对防波堤导航灯基础波浪力计算方法进行对比分析,并结合物模试验结果,提出在中长周期波作用下,为保证导航灯基础的稳定并留有一定富余,建议其波浪力采用Morison公式进行计算,同时需采用Martin公式对波浪力计算结果进行复核。分析成果可为类似项目及国内规范修订提供参考。     

高桩梁板式码头计算模型的选取

为了解平面模型及空间模型的差异,通过工程实例,分别采用易工水运工程平面分析软件和Robot空间有限元分析软件进行计算,分析比较不同荷载、不同模型对各构件内力的影响,为未来高桩梁板式码头计算模型的选取提供参考。     

桩-土-承台相互作用的有限元简化模型

针对低桩承台结构计算中往往只考虑桩土作用,忽视承台与土相互作用的问题,通过工程实例,建立考虑桩-土-承台相互作用的低桩承台有限元简化模型,分析桩间土的承载作用对承台和桩内力的影响。结果表明:在简化模型中考虑桩间土的承载作用后,承台弯矩和桩基轴力可减少35%～40%;桩身弯矩和剪力主要受水平力和土体m值影响;桩基轴力随地基土基床系数的增大而逐渐减小,但减幅逐渐趋缓。     

波浪与开孔沉箱相互作用的CLEAR-VOF数值模拟

文章利用三步有限元方法离散Navier-Stokes方程,并借助CLEAR-VOF方法、大涡模拟方法追踪水体自由表面和模拟湍流效应,建立了二维数值波浪水槽。籍此研究了规则波作用下开孔沉箱的反射率和波浪总水平力,并与物模试验结果和其他学者的数模结果以及工程实例进行了对比,吻合良好,为波浪与开孔沉箱相互作用问题的研究探索了一种新的数值模式。     

基于高阶边界元法和波浪交互理论的三维相邻多浮体问题研究

在解决三维相邻多浮体的水动力问题时,正确处理各浮体之间的相互作用是分析计算的关键所在。文章分别运用高阶边界元法和波浪交互理论对一个由箱型浮体组成的三维多浮体问题进行求解,通过对比分析浮体所受波浪力和水下表面压力分布结果,验证两种方法计算结果的精确度,研究该模型的水动力特点;并通过改变各浮体之间的距离,寻求波浪交互理论在求解三维多浮体问题中的适用性,对该方法在浮体间距不满足限制条件时的计算结果进行解释。