深海重力锚在黏土中承载性能的模型试验

确定重力锚在黏土中的水平承载力对海洋平台重力锚锚固基础的设计具有重要意义.基于模型试验确定不同类型带有复杂剪力键的重力锚在不同黏土中的水平承载力,通过建立重力锚承载力的锚-土相互作用有限元模型,验证有限元方法的可行性.进而探究重力锚在黏土中拉动时土体的破坏形式,分析不同类型重力锚在黏土中的适应性.试验结果表明,在重力锚运动时土体的破坏形式主要有整体的滑动破坏和局部的剪切破坏,破坏的位置不局限于土体与锚接触的土层,在深度和宽度方向都有一定的延伸;土质内摩擦角对重力锚承载力影响较大,增大近1倍的内摩擦角可使重力锚的承载力增幅超过100％.     

重力式锚碇基础的稳定性数值模拟研究

鉴于现行规范中重力式锚碇结构的稳定性计算未考虑基底前侧抗力,文章结合模型试验和有限元分析,通过强度折减法来获得重力式锚碇的三维稳定性安全系数,并结合苏锡常南部高速公路项目,开展了土体参数对重力式锚碇稳定性的影响分析,明确了各个土体参数的相对重要性.     

极限载荷下筒状重力锚结构强度数值模拟分析

本文根据实际工程要求设计一种满足特定指标的重力锚。依据重力锚二维设计图建立三维有限元模型,通过遴选重力锚工作过程中2种最具代表性的工况,使用有限元分析软件Abaqus对其进行结构强度分析。分析结果表明：针对吊装工况,重力锚吊耳与销钉接触部位应力最大;而在回收工况下,支撑筋板与应急解脱装置的接触部位应力最大。根据2种工况下的分析结果以及工程经验对重力锚各部件进行优化改进,最终得到既能满足特定工程需要又兼顾成本的重力锚设计方案。     

深水定位锚机用锚链轮结构及齿形等研究

锚链轮作为深水定位锚机关键零部件,与普通船用航行锚机相比,必须具备承受更大负载和耐磨等特点。通过对锚链轮(锚链直径Φ84)进行齿形优化、受力分析以及加工材料选型,设计出满足定位锚机使用的锚链轮,具有承受负载大、起锚速度快、降低磨损,使用寿命长等特点。     

重力式网箱锚碇形式优化的研究

基于深水重力式网箱常用的锚碇形式,借助物理模型试验的方法,对四点锚碇式、正向网格及斜向网格三种锚碇形式的网箱在不同海况条件下的锚绳受力状态进行了分析,得出了正向网格式锚绳具有较好的受力特性,故可考虑在深水网箱养殖中使用.     

基于CFD的海洋深水试验池造流系统数值模拟

海洋深水试验池的造流系统是深水池设计和建设的关键技术之一,其设计水平直接决定了水池能否正确模拟深海海洋环境,以及水池开展海洋工程深水试验研究的能力.本文结合上海交通大学设计建造中的海洋深水试验池,通过CFD计算,对水池内整体流场进行了数值模拟,以研究流速和压力分布等流场特性.计算结果表明,设置在进水和出水廊道内的穿孔压力墙是深水造流系统中的关键整流设备,可使水池内的流速实现均匀分布.此外,穿孔压力墙表面的粗糙度大小也会对水池内流场产生显著影响.数值模拟的结果为海洋深水试验池的设计和建造提供了参考.     

饱和软黏土中吸力锚的承载能力数值分析*

利用大型通用有限元软件ABAQUS,基于总应力分析法,建立了饱和软黏土中吸力锚的三维有限元数值模型,通过与物理模型试验对比,验证了数值模型的正确性.计算分析了吸力锚的水平承载力特性及其破坏模式、最优系缆深度上的倾斜承载力包络图.通过对有限元结果进行拟合分析,提出了吸力锚承载能力的简化计算公式,公式中考虑了长径比、加载角度和土体不排水抗剪强度的影响.     

软黏土固结变形特性及数值模拟验证

软黏土在我国沿海地区广泛存在,且物理力学特性复杂.通过现场取样进行室内试验,研究土体的各种力学特性,并选取合适的参数进行数值计算,模拟模型试验中土体的固结变形及其演化规律,解释试验中的一些特殊现象,得到一些重要结论.在固结变形中,超软淤泥的特殊力学特性使得土体越渗越密,越密越难渗,表现出与其他土体不同的固结特性,因此,必须考虑土体渗透系数随土体孔隙比变化和土体非线性的力学特征等规律.     

重力式码头深水大厚度换填砂地基研究与实践

以往在软弱地基上建造重力式码头时,通常采用成本高、工期长的复合地基或者大开挖换填块石方案。以科特迪瓦阿比让港口扩建项目为依托,结合现场工况从理论上分析了深水大厚度换填砂地基设计的合理性。现场施工以及后续沉箱和胸墙的沉降位移发展情况,证明了该工法施工的可行性以及处理效果的有效性。实践表明,深水大厚度换填砂地基处理工法具有造价低、工期短、占用设备少等优点,振冲处理后的地基均匀稳定、承载力高、后期沉降小。可以为类似工程的设计和施工提供参考。     

饱和软黏土地基中单桶形基础水平承载力研究

根据已有试验研究结果和理论分析经验,对处于饱和软黏土地基中承受水平荷载作用的单桶形基础空间受力状态,进行合理的抽象和简化,利用极限平衡法,推导适用于工程实践中估算其水平承载力的计算公式,并通过与试验结果的对比验证公式的可靠性。     

双层土水平受荷超长桩承载性状数值模拟

利用有限元软件ANSYS对双层土中超长桩水平承载性能进行模拟,得到桩土相互作用下土抗力及超长桩桩身弯矩及侧移。分析桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力和法向土抗力沿桩身的分布和对承载力的贡献以及超长桩水平承载性状随荷载、土层相对模量比、桩长径比的变化规律。结果表明:桩侧竖向摩阻力、环向摩阻力、法向土反力沿桩环向呈不同的曲线分布规律,沿深度呈递减趋势,桩顶最大;在不同分层情况下桩身弯矩和侧移量随着土层弹性模量比的增大而减小;水平受荷超长桩存在有效长度和最优长径比;沿桩身存在反弯点和位移零点。     

不同围压条件下淤泥质黏土蠕变力学特性试验及模拟

淤泥质黏土是码头工程常见地基土,其蠕变特性与码头地基稳定性紧密关联。为研究不同围压条件下的淤泥质黏土蠕变力学特性,对其开展固结排水三轴压缩蠕变试验。基于蠕变试验结果,引入Mesri和Log-Modified模型模拟淤泥质黏土的蠕变力学行为,得到蠕变经验模型,并对比两个模型的辨识效果。结果表明,同一围压下,随着轴压的提升,轴向应变逐渐递增,初始和稳态蠕变速率均呈线性递增趋势;同一加载等级下,围压和轴压的升高促进轴向应变的增长,较高轴压和围压条件下初始、稳态蠕变速率均始终大于较低轴压和围压条件;淤泥质黏土等时轴压-轴向应变曲线近似双曲线,具有明显的非线性特征;Mesri蠕变经验模型辨识效果优于Log-Modified蠕变经验模型。     

超深水钻井隔水管动力分析理论研究与数值模拟

随着钻井作业向深水(500～1 500m)和超深水(1 500m以上)发展,在交变海洋环境载荷波浪力、海流力和浮式钻井平台运动的共同作用下,隔水管的动态响应更加显著.文中探讨了隔水管侧向振动的数学模型、动态特性分析中的结构与环境载荷建模技术及其非线性动力分析方法,研究并对比了不同分析方法在计算效率、计算精度和工程适用性等方面的差异.介绍了时域内应用ABAQUS软件进行超深水钻井隔水管非确定性动力分析的算法与详细流程,算例比较了不同边界条件对深水钻井隔水管动态特性的影响.研究表明,时域非确定性分析最为精确但需要时间最长,且只能采用线性AIRY波浪理论;理论上,海流主要引起隔水管动态响应的时不变部分,但该时不变部分不等同于海流引起的隔水管静态响应,一种简化方法只将海浪与钻井船运动作为动载荷而不考虑海流对动态响应的贡献;钻井船运动和波浪载荷是隔水管动态响应分析主要的动载荷,对于超深水隔水管来说,钻井船运动是首要的动载荷,其慢漂运动对隔水管性能有重要影响,而波浪仅对隔水管局部产生作用.     

带齿墙基础与土体相互作用水平承载特性研究

浅基础设置齿墙(坎)后将显著提高其水平承载力,同时也改变了其承载特性。通过开展带齿墙浅基础模型试验和离散元数值模拟,分析了水平荷载作用点高度与齿墙数量对带齿墙浅基础水平承载特性和土体破坏模式的影响。研究结果表明：带齿墙浅基础的荷载-位移曲线和荷载-转角曲线均为陡降型曲线,水平极限承载力随水平荷载作用点高度降低、齿墙数量增加而增加,随着水平荷载作用点高度升高,带齿墙浅基础转动加剧而滑动减小,当水平作用点高度为0.75 B时,带齿墙浅基础以转动破坏为主。随着齿墙数量增加,作用点较低时,模型以滑动破坏为主,模型的水平极限承载力显著增加,作用点较高时,模型以转动破坏为主,齿墙过密相互影响使极限承载力增加不明显。     

通州沙西水道整治对12.5m深水航道影响研究及对策分析

为分析通州沙西水道整治工程对长江南京以下12.5 m深水航道整治一期工程的影响,通过物理模型试验进行深入研究。研究表明,西水道整治工程实施后,西水道开挖至-8 m或不开挖,东水道分流比增加,对深水航道影响较小,但会造成深水航道左侧通州沙滩地窜沟的冲刷;随着开挖深度增加,其对深水航道影响逐渐增加,开挖至-12 m、-14.7 m时,航道沿程会出现一定淤积,营船港下航道浅区有淤积的趋势,不利于航道维护,但通州沙滩地窜沟略有淤积。建议:通州沙西水道整治时,西水道疏浚深度不宜过深;尽快实施通州沙潜堤下延工程。     

大圆筒防波堤水平和竖向荷载共同作用下承载力数值模拟

大圆筒防波堤服役过程中受到水平荷载和竖向荷载的复合作用,并且不同的大圆筒结构因为直径及入土深度的不同,对水平荷载和竖向荷载复合作用的承载力也不同。采用Swipe加载模式,基于位移加载控制模式数值模拟了不同入土深度与直径比的薄壁大圆筒结构的承载力。计算结果表明:随着入土深度的增加,水平方向承载力线性增大,竖向承载力先期增速较大,后趋于稳定;当入土深度较小时,大圆筒薄壁结构两侧地基出现塑性贯通区,当入土深度较大时,两侧的塑性贯通区变为一侧出现;地基破坏时的水平和竖向荷载共同作用下承载力包络线呈外凸的椭圆形,随着大圆筒结构入土深度的增加,椭圆的半径增大;归一化的极限承载力变化趋势相同,得到偏于安全的承载力破坏包络线方程。     

含断桩缺陷的大直径嵌岩桩水平承载性状数值模拟分析

在桩基施工过程中经常出现缺陷桩,其中断桩是一种非常常见的桩身缺陷形式。为了研究断桩缺陷对桩基水平承载性状的影响,采用ABAQUS有限元软件对含有断桩缺陷的大直径嵌岩桩水平承载性状进行分析。分别建立无缺陷的单桩,浅层断桩的单桩和深层断桩的单桩有限元模型,利用ABAQUS强大的接触面模拟功能,建立桩身与岩体之间的接触对,岩体采用Mohr-Coulomb模型。通过计算提取模型应力分布云图,位移分布云图和单桩的挠度曲线,对比分析不同断桩深度的大直径嵌岩桩在水平荷载作用下的承载性状。研究成果表明浅层断桩对桩的水平承载力影响较大,且随着桩身断裂位置的变浅,桩身挠度零点的位置也随之上移。     

湄洲湾两座重力式码头的沉降及水平位移分析

1 工程概况 重力式码头主要靠结构自重保持稳定，码头建设中沉降及水平位移的控制对码头的质量及使用起至关重要的作用，本文就国电福建南埔电厂煤码头工程和泉州肖厝港区码头岸壁工程两座重力式码头的沉降和水平位移进行简要的比较分析。     

船舶撞击弧形防撞装置模型试验及数值模拟方法研究

文章采用船舶撞击防撞装置模型试验与数值模拟对比分析的方法,验证了拱型桥梁新型弧形防撞装置结构碰撞计算模型的准确性。试验中采集4000t级1:100自航船模撞击防撞装置比例模型的碰撞力、撞击点挠度、弧形两端支反力三者的历程曲线作为数值模拟对比的依据。碰撞计算模型应用了一种新的基于ABAQUS用户子程序模块开发的动浮态计算方法,以及新的基于最小二乘法的混合数值-试验阻尼系数识别方法。通过对比发现,计算结果各参数曲线峰值与模型试验结果相差15%左右,其中碰撞力峰值点误差在10%以内,挠度和支反力峰值点误差在15%以内,对比的误差大小也反映了整个碰撞模型的准确程度,该误差可考虑为结构设计中评价依据或安全系数。     

舵鳍对大型集装箱船推进效率影响的数值模拟及试验研究

基于CFD对一艘大型集装箱船在模型尺度下进行了自航数值模拟,从厚度比、后掠角和展径比3个因素研究了舵鳍对船舶推进效率的影响.研究发现:安装舵鳍有利于提升船舶推进效率.随着舵鳍剖面厚度比的增大,船体推进功率先减小再增大,出现极值;随着舵鳍后掠角增大,船体推进功率先减小再增大,出现极值;随着舵鳍展径比增大,船体推进功率先减...