底梁式全直桩高桩码头水平力作用下的特性分析

全直桩高桩板梁式码头结构整体刚度较小,抵抗水平荷载的能力较差,为改善其不足,提出了底梁式全直桩高桩板梁码头结构型式。文中运用有限元方法,并选用非线性钢筋混凝土结构为计算模型,分别对有无底梁的全直桩高桩码头结构在水平力作用下结构的变形及内力特征进行了计算分析比较。结果表明:全直桩高桩码头结构由于设置了底梁后,结构整体刚度增大,其抗水平能力大幅度提高。     

底梁式全直桩码头结构的地震响应

底梁式全直桩码头结构是近年来在长江中上游地区应用较多的结构形式,近年来该地区常常遭受地震灾害,有必要系统研究该新型结构的抗震性能,为其抗震设计提供参考。采用经典的EI-Centro地震波,研究了底梁式全直桩结构的自振特性,以及底梁布设和地震烈度对该结构的面板和桩基位移、桩身弯矩与损伤等的影响效应。分析结果表明,底梁布设有效提高结构刚度、减小桩基内力,从而改善结构抗震能力;其次,随着地震烈度的增大,面板和桩基的响应增大、损伤加剧,底梁设置对桩基侧移的降幅也相应增大,并与桩基处泥面高度相关,桩基弯矩的最不利位置也与该泥面高度相关。     

叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力作用分析

当高桩码头承受较大水平力荷载作用时,码头因位移大而存在安全隐患。为此,研究叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力作用大小。运用易工水运工程结构CAD集成软件建立高桩排架空间结构模型,计算分析叉桩排架结构在水平力作用下,码头横梁、桩基的内力和位移大小随叉桩的斜度和转角改变的规律,同时对比叉桩和平联撑在高桩码头中抵抗水平力大小。结果表明:叉桩排架结构抵抗水平力产生的位移作用远大于设置平联撑的排架结构。     

基于外环境变化下高桩码头的水平承载力不足及补强研究

高桩码头由于自身结构特点,对于荷载变化的适应能力较弱,尤其对于大批设计建造年代较早的高桩码头,比较容易发生破损现象.现场检测结果表明,高桩码头承受的过大水平力是导致码头结构破损的主要原因,结构破损的主要表现形式为叉桩破坏.建立了高桩码头的有限元模型,通过正交分析和敏感度分析的方法得到叉桩最不利受力工况,对叉桩的受力机理和破损形态进行了深入研究,从而奠定了补强高桩码头水平力不足的基础.对于补强加固叉桩的研究是通过分别加固桩帽和基桩本身两个方面来进行,研究结果表明外包加固桩帽只有修复作用,而加固基桩本身方有补强的效果.研究结果对维修和加固高桩码头叉桩具有较强的参考价值.     

全直桩码头转动刚度对水平力分配的影响

针对全直桩码头在水平力作用下相对于叉桩码头易产生转动的特点,分析全直桩码头在水平方向转动刚度的计算方法,推导得出考虑转动刚度影响的全直桩码头水平力分配的计算公式。结合工程算例,分别计算了在横向水平力作用下3种宽长比的全直桩码头的转动刚度及各横向排架的水平力分配系数,并与有限元法、规范法的计算结果进行比较。结果表明,全直桩码头宽长比越大,码头转动刚度越大,各排架的水平力分配系数越均匀;本文公式的计算结果和有限元结果吻合较好,随着码头转动刚度增大,本文公式计算值与规范值相差增大,最大水平力分配系数最多相差22%。     

在役高桩码头中低应变检测法的应用

检测桩基完整性常采用低应变检测法,对于在役高桩码头,一般需要割桩来设置激振点和安装传感器。以单根直桩为研究对象,使用ANSYS有限元软件,通过完好桩和切割桩对比分析,研究割桩导致的桩身应力损伤。计算结果显示,割桩对桩身位移影响很小,但会带来应力集中,桩身最不利截面由桩底移至割桩处,造成安全隐患。分析了水平力对应力集中及预压应力对水平承载力的影响,给出应力集中的影响范围,并提出相关建议。     

整体温差作用下高桩码头基桩内力计算方法

为研究高桩码头完建后整体温差对基桩内力的影响,结合工程实例,建立三维有限元模型,对上部平台温变规律进行分析,认为斜桩、直桩对上部平台温变约束作用均可忽略不计,平台处于自由温变状态,存在水平位移为零的温变发散中心。基于刚性平台自由温变规律,提出了考虑斜桩码头平动扭转的三维算法,三维算法的桩顶位移、内力与有限元结果接近。对于全直桩或近似对称的斜桩码头,还可简化为平动的二维算法。并给出了直桩、斜桩内力的估算简式,由估算式可知,位于发散同心圆上的直桩内力大于斜桩内力,桩顶轴力、弯矩与桩径2次、4次方成正比,桩径对温差内力的影响显著。     

基于美标的全直桩码头振型分解反应谱抗震分析

基于美标抗震计算理论,结合加勒比海地区某全直桩LNG码头为计算案例,采用振型分解反应谱法,将码头结构简化为空间墩台桩系结构。针对OBE和SSE两个设防水准对码头结构进行两个不同水平方向的地震激励,研究码头结构的自振特性以及桩基和墩台的内力、位移响应。研究表明:对于整体质量中心偏离水平刚度中心的全直桩码头,1、3阶为平扭耦合振型,2阶为平动振型,振型分解反应谱法可以适用平扭耦合计算。边桩、角桩的轴力及弯矩明显大于中间桩,陆侧桩承担较多水平地震荷载,设计时应适当加强边角桩与上部结构的连接,加强或加密陆侧桩群,合理增强水平承载力。在X、Y向地震作用下,桩基位置对应的墩台区域形成上部受拉密集区,密集区内配筋宜适当加密,一般区域内可适当减少。     

叉桩扭角对高桩码头抗震性能影响分析

以高桩码头双轴对称桩基码头结构段为研究对象,建立空间有限元模型,采用振型分解反应谱法对水平地震作用横向、纵向输入进行了地震动力响应分析,对比分析了叉桩扭角变化对结构响应的影响,讨论了纵向斜桩对结构抗震性能的影响。计算结果表明:横向水平地震作用下,除桩轴力外,其结构的响应随着叉桩扭角的增大而增大;纵向水平地震作用下,桩轴力随扭角的增大而增大,其他结构响应则随扭角的增大而减小;纵向水平地震作用下结构的动力响应较大,增加纵向斜桩能更好的抵抗纵向水平地震荷载,但增加纵向斜桩其最大桩轴力响应将较无纵向斜桩时增加较多。     

转动刚度对水平力在高桩码头排架中的分配影响研究

针对水平集中力在高桩码头排架中的分配问题建立新的简化模型,给出模型求解方法。确定水平集中力的横向分力在各排架中的分配时,可将码头上部结构在水平方向视为一个刚性连续梁,而排架对上部结构除了水平约束作用,还有转动约束。由此,提出排架转动刚度系数的概念及计算方法,修正规范假定的计算简化模型,并推导出水平力在高桩码头排架中的简化分配公式,此公式对有斜桩的高桩码头同样适用。结果表明,与规范相比,用简化公式计算全直桩码头的水平力分配系数精度更高,可以更好地节省材料、降低成本,为结构设计和规范修订提供参考。     

Wave impact underneath horizontal decks

The problem of water impact on a fixed horizontal platform deck from regular incident waves was studied. Two-dimensional potential flow was assumed, and the resulting boundary-value problem was solved by three alternative numerical methods, a method based on a generalization of the impact theory by Wagner, and two different nonlinear boundary-element methods. The Wagner-based method used a von Karman approach during the water exit phase, i.e., when the wetted surface decreases. Experiments of the impact on an idealized platform deck have been performed to validate the theory. Comparisons show that the Wagner-based method yields good results for the water entry phase, when the wetted deck area increases, but poor results when the wetted area diminishes. The boundary-element methods compare well with experiments for the entire impact process. A Kutta condition is necessary at the aft body–free surface intersection during water exit and when the flow separates from the aft edge. Gravity effects matter for the water exit phase.     

一种卧式离心泵的修理

某船锅炉采用"连续给水"方式控制锅炉水位,配备卧式二级离心泵作为给水泵。保养记录显示,该船自投入运营以来,泵轴轴承极易损坏,只能维持工作1个月左右。将该情况反馈到厂家,厂家提供结构加强的新型轴承进行替换,但效果并不明显,离心泵故障依然频繁发生。1离心泵简介“连续给水”方式锅炉离心泵(见图1)持续运转,根据锅炉汽包水位变化量及变化趋势自动调节给水电动调节阀,调节汽包进水量,使锅炉进水量与蒸发量达到平衡,确保锅炉水位在小范围内波动。     

全直桩高桩码头平联撑作用影响分析

对自由高度较大的全直桩高桩码头,桩基设计是码头设计的关键。以某工程设计为例,对全直钢管桩高桩码头桩基增设2种平联撑措施前后的设计进行对比分析,研究平联撑对码头平台受力的影响特性。结果表明合理的平联撑可有效减小排架位移、减小桩顶弯矩,使桩身弯矩更为协调。     

双层水平板式防波堤结构箱型水平板研究

双层水平板式防波堤是一种新型的水工结构物,采用上下两层水平板达到消浪、透水的目的.本文研究的水平板采用钢制箱型板结构.根据物理模型试验测定的波浪荷载,应用ANSYS有限元软件,分别探讨不同支承形式、钢板厚度、H型钢加劲肋个数和型号等因素对水平板应力和变形的影响,并与传统计算方法相比较,为双层水平板式防波堤的结构设计及工程应用提供参考.     

Wave impact on a horizontal elastic plate

The objective is to find slamming-induced local stresses in the steel or aluminum wetdeck of a multihull vessel. This is studied theoretically by representing the wetdeck as a beam model and accounting for dynamic hydroelastic effects. Two numerical methods are used, one being a simplified asymptotic solution. Satisfactory agreement between the two methods is reported. Experimental drop tests of horizontal elastic plates of steel and aluminum are also reported, and the results from the experiments agree well with the numerical computations. This study reveals, both numerically and experimentally, that slamming-induced local stresses are strongly influenced by dynamic hydroelastic effects. The maximum bending stresses are insensitive to where waves hit, the curvature of the waves, and maximum pressures. Measured maximum pressures are very sensitive to external conditions, and cannot be used as a measure of maximum local bending stresses. A simple procedure for local design stresses due to wetdeck slamming is outlined.     

潜式双层水平板型防波堤的数值研究

基于VOF方法建立了波浪与潜式双层水平板型防波堤相互作用的数值模型。数值研究了潜式双层水平板型防波堤的透射系数和波浪力。综合考虑了相对板宽B/L、相对波高H/D、波陡H/L、相对板间距S/D和相对潜深d/D等影响因素,给出了透射系数和波浪力荷载随这些影响因素的变化规律。为了方便工程实际应用,拟合出了透射系数和总竖向波浪力的计算公式。公式计算结果与试验结果进行了对比,二者吻合良好。     

水下滑翔机QFT鲁棒控制器设计

水下滑翔机以其低功耗、低成本和低噪声等优势在海洋科研、环境监测、资源探测和军事侦察等领域具有广阔的应用前景,由于水下滑翔机长时间、大范围在水下作业,受海洋波浪影响严重,因此要求其具有优良的抗干扰能力.本文首先对水下滑翔机俯仰回路多阶水动力模型进行Pade'降阶,随后针对降阶后的模型设计了QFT鲁棒控制器,系统仿真结果表明在该控制器作用下,系统鲁棒性较强.     

水下滑翔机QFT鲁棒控制器设计

水下滑翔机以其低功耗、低成本和低噪声等优势在海洋科研、环境监测、资源探测和军事侦察等领域具有广阔的应用前景,由于水下滑翔机长时间、大范围在水下作业,受海洋波浪影响严重,因此要求其具有优良的抗干扰能力。本文首先对水下滑翔机俯仰回路多阶水动力模型进行Pade'降阶,随后针对降阶后的模型设计了QFT鲁棒控制器,系统仿真结果表明在该控制器作用下,系统鲁棒性较强。     

船舶螺旋桨水平拂配工艺技术研究

螺旋桨坞内水平拂配相对于车间垂直拂配,具有施工流程简化、适用性强、拂配周期短、施工安全、风险低等特点。而使用液压小车组件代替液压平板车进行螺旋桨水平拂配,是对这一工艺技术的进一步改进及优化,文章结合螺旋桨换新工程实例,通过采用螺旋桨坞内水平拂配的工艺技术,在缩短坞期、降低修船成本等方面取得了成绩。