饱和地基下桩柱结构地震响应

通过建立两相饱和地基下桩-土耦合系统的动力分析有限元数值模型,对饱和自由场地基以及桩柱结构在地震作用下的动力响应进行数值模拟研究。结果表明:在地震作用下超孔隙水压沿深度方向呈现出指数衰减趋势,在地表处更易导致地基液化从而散失承载能力。随着超孔隙水压的上升土体强度降低后,饱和地基土层对地震波的高频成分有明显的选择性滤波作用。在桩柱结构地震响应分析中,受桩土间动力耦合作用的影响,桩侧土体比远场地基土更易液化。随着地基承载力的降低,导致桩柱动力以及弯矩响应上升。研究结果与已有桩基础震害经验相符,其方法和结论可对饱和可液化地基抗震工程提供参考。     

加筋球冠结构在静动载荷作用下的动响应分析

借助ANSYS/LS-DYNA程序,分析加筋球面艏端隔壁在静动载荷作用下的动响应,求得了静动载荷作用下的球面艏端隔壁结构的动力响应;分析潜艇发射雷弹时发射管的转角变形,给出了潜艇发射雷弹时发射管转角变形的规律。分析时选用顺序求解法,即借助ANSYS对艏端隔壁结构进行静力分析,将其结果作为艏端隔壁结构动力作用下的初始条件,然后再借助LS-DYNA进行艏端隔壁结构的动力响应分析。通过大量的数值实验,并结合理论分析,最终给出了潜艇发射雷弹时发射管的转角变形规律。     

埕岛油田海底管线悬跨段动力响应分析

以胜利埕岛油田CB11D-CB11E海底输油管道CB11D端悬空段极端海况为例,研究了该海底输油管道的在波浪、流、地震等外荷载作用下的动力响应,结果表明,在波浪、流及地震共同作用下悬空管道两端及弯管处应力很大,管跨中间位置位移最大,说明该两处最容易发生破坏和断裂.因此应密切检测悬空管道两端和管跨中间的刚度,及时采取防护措施.     

多模块网架式网箱运动与载荷响应分析方法

以新型网架式模块化网箱为研究对象,提出一种适用于波流作用下多模块网箱水动力响应分析的数值计算方法。采用Morison公式计算作用在网箱上的波流载荷,基于铰接点的位移连续条件求解网箱铰接点处的铰接力,利用悬链线理论求解网箱受到的系泊力,进而建立多模块网箱运动耦合方程。通过求解该方程,获得网箱的运动和水动力载荷。通过与试验结果相对比,验证该数值方法在多模块网架式网箱水动力响应预报方面的准确性。采用该方法分析不同组合模式下的网箱水动力响应特性,为渔场平台的研发提供参考。     

深海J型铺设双层管动力响应影响分析

双层管结构是深海油气输运最为有效的方式之一。本文建立深海J型铺设双层管整体力学模型，充分考虑内外管耦合连接以及外管与海床土的动力相互作用，通过对比验证数值模型的有效性；在深海环境随机波浪、海流和铺管船运动共同作用下进行J型铺设双层管整体动力响应分析，得到双层管外管和内管的动力响应特性，进一步探究扶正器刚度、外管和内管径厚比对双层管受力与变形响应的影响。结果表明：扶正器刚度的增大导致外管与内管张力响应幅值比值显著增大，外管和内管径厚比对相应张力、弯矩、应力和应变响应幅值的比值也有较大影响。分析结果可为深海J型铺设双层管设计与施工提供理论依据。     

多相流作用下水下刚性跨接管流致振动特性数值模拟方法研究

跨接管内一般为油、气、水混合的多相流动,目前多相流作用下的管道振动研究多为实验研究,运用计算结构力学CSD和计算流体力学CFD结合的流固耦合方法对多相流内流作用下的倒置U形跨接管流致振动问题进行研究,得到管道内的多相流分布和管道动力响应,可用于多相流内流作用下水下跨接管的设计及跨接管振动疲劳寿命分析。     

深水刚性跨接管安装过程中关键因素分析

结合中国南海1500m水深海况,使用非线性时域分析软件Orcaflex建立“M”型深水刚性跨接管有限元模型。分析跨接管在波浪及海流作用下,三种典型安装工况：提升工况,通过飞溅区工况以及着陆工况中,不同浪向和绞车下放速度对跨接管强度的影响。并根据API RP 2RD规范校核不同安装工况中的牵引力和结构应力响应是否满足要求。结果表明：提升过程中,绞车需要控制适宜的提升速度以避免发生支撑框架结构碰撞;通过飞溅区过程中, 45°浪向角时跨接管的应力响应最小,为理想施工浪向角;着陆过程中,绞车牵引力达到最大值,数值仿真可以预报安装施工船所需的基本起重能力。分析结果对南海深水跨接管安装具有一定参考意义。     

7500t浮吊海浪激励下的谐响应分析

应用有限元软件ANSYS建立500t浮吊三维计算模型,以规则海浪载荷作用下船舶摇荡运动加速度作为基础激励,采用谐响应分析方法计算起吊7500t载荷时浮吊在海浪作用下的动力响应。计算结果表明,海浪方向为90°时浮吊动力响应比较大;吊重起升至比较高位置时,浮吊动力响应比较大;因船舶横摇大于纵摇,故浮吊的横向位移大于纵向和垂向位移,钢丝绳吊重横向摆角大于纵向摆角;臂架的最大动应力出现在根部主弦杆处,海浪载荷引起的浮吊结构动应力小于材料屈服强度。     

7 500 t浮吊海浪激励下的谐响应分析

应用有限元软件ANSYS建立500 t浮吊三维计算模型,以规则海浪载荷作用下船舶摇荡运动加速度作为基础激励,采用谐响应分析方法计算起吊7 500 t载荷时浮吊在海浪作用下的动力响应.计算结果表明,海浪方向为90°时浮吊动力响应比较大;吊重起升至比较高位置时,浮吊动力响应比较大;因船舶横摇大于纵摇,故浮吊的横向位移大于纵向和垂向位移,钢丝绳-吊重横向摆角大于纵向摆角;臂架的最大动应力出现在根部主弦杆处,海浪载荷引起的浮吊结构动应力小于材料屈服强度.     

基于ABAQUS的高桩梁板式码头地震动力响应分析

为研究高桩码头地震作用下的动力响应,对码头动力计算方法进行了综述,选取有限元方法,利用ABAQUS有限元软件,结合某高桩码头实例,建立了三维有限元模型,进行地震动力响应分析。分析表明,响应谱分析前三阶为主要振型,地震响应前两阶表现为平动和扭转的耦合振型,第三阶为平动振型。高桩码头最不利地震方向角为纵向,码头结构会产生较大的位移和内力,并对比分析了设防烈度分别为6°、7°和8°在最不利地震方向角时的基桩桩顶位移和内力。     

桩土效应与地震对自升式平台动力响应影响分析

以某400英尺自升式钻井平台为研究对象,建立了相应的三维有限元分析模型,综合考虑风浪流包括地震等环境载荷和桩土效应的影响,对风暴自存状态下自升式钻井平台的响应进行了分析,通过比较传统的铰支模型和基于Winkler地基梁的桩土相互作用模型,并叠加地震波的作用,结果表明,传统的铰支模型计算结果偏于保守,考虑了桩土效应后,平台的最大侧向位移有所降低。同时,地震对平台的响应分析结果影响较大,叠加地震波后平台的水平向位移最大值增大幅度在60%以上,且不同的桩基模型考虑地震后增大的幅度也不一样。     

深海系泊浮体物面非线性时域耦合动力分析

文章基于三维时域势流理论和弹性细长杆理论,研究并提出了深海系泊浮体物面非线性时域耦合动力分析方法。该方法采用时域物面非线性理论方法在瞬态位置直接时域模拟系泊浮体所需水动力,结合有限元方法计算系泊缆索的动力响应,利用异步耦合方法实现浮体和系泊缆索的时域耦合动力求解。既满足系泊浮体时域水动力耦合,又满足系泊浮体和系泊缆索动力耦合。通过对二阶非线性不规则波作用下深海系泊半潜式平台的时域耦合响应特性进行研究,将不同海况下物面非线性时域耦合静力响应和动力响应与间接时域耦合动力响应的三种方法计算结果进行比较。研究结果表明,系泊缆索动力响应明显,平台瞬态空间位置对垂荡低频运动影响较大,有必要在平台瞬时湿表面采用动力响应方法进行深海系泊浮体时域耦合响应分析。     

考虑船舶影响的超高扬程升船机地震响应研究

采用ANSYS有限元软件,建立了200 m扬程的升船机整体有限元模型,包含了卷筒、钢丝绳、平衡重、塔柱、承船厢、顶部联系梁、纵横导向机构、挡土墙以及地基。利用Housner模型和修正Housner模型简化了厢-水、厢-水-船动力耦合模型。通过有限元计算,对比分析了8度地震作用下,厢内有船和无船两种工况时,升船机塔柱以及承船厢的位移和加速度响应以及特征部位的应力响应。结果表明:升船机塔柱顶部的最大横向位移为36.61 cm,满足规范限值要求;地震作用下底板和塔柱筒体的交界面发生应力集中现象,需加强配筋;厢内船舶对升船机整体系统的动力响应影响不大,但是对承船厢有较为明显的影响,在研究地震作用下承船厢动力响应时,厢内船舶不能被忽略。     

某漂浮式跨接电缆的动态分析

文章从实际工程问题出发,运用国外海工软件OrcaFlex,建立了半潜式平台和导管架平台之间的漂浮式跨接电缆模型,考虑各种海况参数以及电缆参数,研究了平台对该跨接电缆的动态影响,并进行非线性时域分析,计算了跨接电缆在实际工作中的水动力响应。进而对跨接电缆的运动形变和疲劳载荷进行分析,指出其可能存在的安全问题。为跨接电缆的设计,分析和维护提供可靠的建议。     

沉入式大直径圆筒结构地震响应分析

利用ABAQUS有限元软件建立大直径圆筒结构数值分析模型,研究单向实测地震波作用下大直径圆筒结构动力响应,得出如下结论：筒外土体沿地震波传递方向位移变化最大,筒底附近应力最大且最先出现塑性破坏;筒内土体在自由端位移变化最大,地震波最大峰值过后筒体与筒内土体出现反复脱离、滑移和黏合现象;筒体在自由端位移变化最大,筒体底部应力最大,而且有较大的环向弯矩。研究成果可为沉入式大直径圆筒结构设计提供理论依据。     

连续刚构桥施工阶段地震响应分析研究

为研究不同地震作用对大跨连续刚构桥建造过程中不同施工阶段的响应,结合新颁布的公路桥梁抗震设计细则,以南宁仙葫大桥为例建有限元模型,采用反应谱法及动态时程分析方法,输入不同烈度的地震作用,对采用悬臂法施工的不同施工阶段的地震响应进行分析对比,结果表明连续刚构桥建造过程中悬臂端位移、主梁根部弯矩及桥墩底部弯矩变化较大,研究结果可以对大跨度连续刚构桥的动力特性以及地震反应特性有更深入的了解。     

地震作用下深水高桩码头动水压力特性研究

随着一些国家高桩码头建设走向强震区和深水区,地震作用下动水压力对深水高桩码头动力性能的影响成为亟待研究的课题。然而,世界各国针对考虑动水压力的深水高桩码头的地震动力响应研究很少,缺乏适用于强震区深水高桩码头的动水压力计算方法。基于附加质量理论,采用p-y曲线法模拟桩土相互作用,通过简化的Morison动水力计算式,研究深水高桩码头结构地震作用下,考虑动水压力和不考虑动水压力时深水高桩码头各项动力性能指标差异。研究结果表明:动水压力对结构的自振特性和结构动力特性影响较明显;强震区深水高桩码头抗震设计需要考虑动水压力对结构的影响。     

考虑自由液面修正对水压力分布影响的FPSO总体强度分析

基于ABS的DLA方法,对超大型浮式结构物FPSO船体的特征载荷进行长期预报,获得设计波参数,结合SESAM软件进行总体强度分析及载荷工况分析。对水动力荷载进行自由液面修正,采用WSD方法校核修正前后整船屈服屈曲强度。结果表明对动水压采用自由液面修正以后的水压更为贴合实际情况;总体强度满足ABS、方法要求;修正前后差别较小,水线面附近结构强度需要采用局部压载组合校核。通过总体强度分析可以整体观察船体在波浪载荷作用下的应力变形情况,为船体局部特殊结构疲劳子模型计算提供边界位移,并根据利用率优化结构。     

基于OrcaFlex的某跨接缆的动态分析

本文运用大型水动力分析软件OrcaFlex,对置于FPSO与YOKE之间传输电力的跨接缆进行了极值与疲劳仿真分析。针对跨接缆的动态响应分析,本文采用了非线性时域方法,并考虑了波浪、流、FPSO的一阶运动对跨接缆的作用,进而对跨接缆与FPSO连接时的极端荷载效应和长期交变荷载下的疲劳安全性进行了评估。最终结论,该跨接缆的设计满足缆与FPSO连接时的极值准则,但与相邻跨接缆之间存在干涉风险。     

车流荷载作用下三塔悬索桥主梁动力响应分析

利用ANSYS建立泰州长江大桥全桥模型,对车辆荷载模型进行简化,分析了随机车流作用下泰州长江大桥主梁的位移及内力动力响应.结果表明:随机车流作用下,主梁各截面的竖向位移静力响应曲线由若干个大的位移循环组成,竖向位移动力响应曲线围绕静力响应曲线小幅振动.车流集中于一跨时,该跨竖向位移值增加明显,另一跨竖向位移响应减小,两跨间相互影响.相比于1/4跨与3/4跨,主梁跨中截面的内力变化幅值较大.随着车速的增加,主梁不同位置冲击系数小幅增加,行车方式对冲击系数影响很小.