波浪作用下高桩码头前波峰面高度研究

码头前沿波峰面高度是确定高桩码头面板高程的主要参数之一,主要由码头前沿纵梁、桩帽、靠船构件等上部结构引起的反射波与入射波叠加,产生水面壅高,而高桩码头结构的桩柱间距较大,对波峰面高度影响很小.本文根据微幅波理论和波能流守恒,推导了高桩码头前沿波峰面高度近似解析解,并通过物理模型试验资料验证,理论公式计算结果具有较好的精度,可为工程设计提供科学依据.     

深厚软土区超长桩合理桩长的计算

工程实践证明,软土地基超长桩在轴向荷载作用下的荷载传递机理与常规桩基有较大区别。通过深厚软土区超长桩静载试验和桩身轴力测试,依据载荷-沉降变形关系推导的超长桩合理桩长估算公式,利用静载试验Q-S曲线数据对超长桩合理桩长进行计算,为确定深厚软土地区合理桩长避免盲目增加桩长提供参考。     

水流流向对圆柱群阻力特性影响研究

为解决工程实际中桩群码头的水流绕流阻力计算问题,以指导涉及桩群的物理模型试验和数值模拟计算等工作,在归纳总结已有的研究成果的基础上,通过先进的数显式测力设备和悬浮测力法对有限深度均匀水流中,不同水流流向对圆柱群绕流阻力影响的测试研究,得出迎流角对圆柱桩群阻力的影响规律,并得出圆柱桩群阻力的迎流角影响系数和其经验公式,并进一步归纳总结出迎流角度为θ的矩形排列圆柱桩群的总阻力计算经验公式;并通过试验测试得到了良好的验证,证实了这些研究规律和公式的正确性和可靠性.该研究成果进一步完善和发展了有限深度均匀水流中,水流流向对圆柱群绕流阻力影响特性规律,并指出该研究的工程意义与价值.     

超长钻孔桩承载性能试验研究

结合武汉二七长江大桥试桩工程实例,利用自平衡法对试桩进行静载试验,根据测试所得结果对桩的承载性能与荷载传递特点进行了分析.描述了利用此法分析桩身轴力和各土层桩侧摩阻力的荷栽传递过程.试验结果表明该法在超长桩静载试验中具有一定的应用前景.     

根据现场测定数据进行残积土中钻孔灌注桩设计

新加坡残积土中大直径钻孔灌注桩的设计，目前是以静力公式计算桩所得承载力为依据的。未充分考虑荷载传递机理和过分依赖桩载荷试验，导致了设计上的保守，一个较好的设计方法是采用一种既可提供沿桩的荷载分布，又可估算完整的荷载－位移关系的荷载－位移分析法。根据附设仪器桩进行原型载荷试验的结果显示，新加坡残积土钻孔灌注桩的受荷行为，与其他地区的硬粘土和软质岩石中钻孔灌注桩的受荷行为相同，那就是这种桩在上述土质中     

开孔双挡板式高桩码头透浪系数试验研究

通过不规则波作用下波浪水槽物理模型试验,对开孔双挡板式高桩码头透浪特性开展研究。将试验结果与各家公式的计算结果进行对比分析,认为规范公式并不适用于开孔双挡板式高桩码头透浪系数的计算。Kriebel公式计算结果与试验结果吻合良好。在Kriebel公式的基础上,提出了计算一定波浪条件下开孔双挡板式高桩码头透浪系数的半经验公式,可为类似条件下的工程建设提供计算透浪系数的依据。     

舰船波浪中非线性运动响应与砰击研究

基于非线性切片理论建立波浪中船体垂荡和纵倾的耦合运动动力方程,给出不同浪向角下船舶的垂荡运动响应和纵倾运动响应.在此基础上,参考Ochi底部砰击试验所提出的经验公式,对某舰船各横剖面的砰击压力系数进行推导,同时对不同频率下砰击载荷的大小、位置等进行研究.结果表明,该船在低频的入射波中更易发生底部砰击,且砰击瞬时的影响不容忽视.     

某集装箱码头桩基承载力理论计算与静载试验对比分析

依托某集装箱码头工程的后轨道梁桩基,针对开口钢管桩和半闭口钢管桩两种形式,详细对比国内外常用桩基承载力经验公式计算结果的差异,并与现场静载试验结果进行对比。结果显示：对于砂性土与黏性土成层交替分布的地基,国内外桩基承载力经验公式在侧摩阻力、端阻力、桩端闭塞效应、总承载力计算结果上均存在一定的差异,与静载试验结果相比也有所偏差。按国内规范计算的总承载力与静载试桩结果基本接近,国外经验公式的偏差较大。半闭口桩尖可显著提高砂质地基的桩端承载力,桩端闭塞系数可达0.8以上。相关结论可供类似工程借鉴。     

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。     

长芯劲性桩桩侧摩阻力计算方法探讨*

基于双层模式分析了长芯劲性桩的荷载传递机理.预应力管桩同心植入大直径双向水泥土搅拌桩时形成"水泥土塞",利用圆孔扩张理论模拟了管桩沉桩对桩侧地基土的扰动,给出水泥土塞完全闭塞前后桩土接触面处径向应力,针对下部芯桩,以桩土接触面处地基土的抗剪强度计算桩侧摩阻力.结合实体工程,分别按该方法和规范公式分段落计算了桩侧摩阻力,并与由实测桩身轴力换算得到的桩侧摩阻力对比分析,得出的公式在淤泥质土中与规范比较吻合,在粉质黏土中相对偏小,受上覆荷载及数据采集方式的影响,实测值明显小于计算值.     

斜向波作用下带水平多孔板开孔沉箱防波堤水动力特性研究

基于线性势流理论和匹配特征函数展开法,建立了斜向波与内部带水平多孔板开孔沉箱防波堤相互作用的解析解。通过与分区边界元解对比,验证了解析解计算结果的正确性。给出数值算例,分析了波浪入射角度、消浪室相对宽度等因素对开孔防波堤反射系数和波浪力的影响规律。研究结果可为物理模型试验和工程应用提供指导。     

大连大窑湾港湾振荡数值模拟研究

采用Boussinesq数值波浪模型,模拟得到大窑湾不同水域的固有频率。模拟了不规则波入射时全湾水面响应状况,结果表明:谱峰周期较小的不规则波入射大窑湾港内,经过一定长的时间,波能会在局部地区发生高频到低频的传递,从而诱发局部低频波动。外海波浪入射不会导致全湾水域整体振荡,但湾底及南岸小港池易发生局部水体振荡。采用减小边界反射系数的措施,可有效降低局部水域的波动幅度。     

梁结构耦合点的振动功率传播

本文详细讨论了多根梁耦合点的振动功率传播特性.耦合点采用刚体质量来模拟.采用波动分析法研究纵向波或弯曲波入射半无限梁结构耦合点的传播.首先根据耦合点的平衡条件和连续条件,得到了波动方程中的幅值.然后建立了波动幅值和振动功率之间的关系,并得到振动功率反射和传播系数.反射和传播系数确定为振动频率和耦台角度的函数.算例计算了二叉梁的反射系数和传播系数,分析了耦合角度和振动频率以及是否计及耦合点质量对反射系数和传播系数的影响,得到了一些有价值的结论,对于振动控制和结构优化设计具有重要的意义.     

基于摇板式造波机的无反射造波仿真

在海洋工程水池试验中,造波机与模型之间的二次波浪反射严重影响试验结果的准确性和可靠性。在势流理论的基础上,采用边界元法建立了二维线性数值波浪水池。通过数值模拟结果与解析解的比较,证实该数值波浪水池的适用性。采用全相位频谱分析方法作为水动力反馈,对入射和反射波进行分离,以分离的反射波信号控制摇板运动以达到吸收二次反射波浪的目的。在此基础上,对摇板式造波机在数值波浪水池中进行了无反射造波仿真试验。仿真结果表明,采用无反射造波后,能有效减弱波浪的二次反射。     

经过海峡的双层流体由底部波动产生的斜向波散射问题研究(英文)

The problem of oblique wave(internal wave) propagation over a small deformation in a channel flow consisting of two layers was considered.The upper fluid was assumed to be bounded above by a rigid lid,which is an approximation for the free surface,and the lower one was bounded below by an impermeable bottom surface having a small deformation;the channel was unbounded in the horizontal directions.Assuming irrotational motion,the perturbation technique was employed to calculate the first-order corrections of the velocity potential in the two fluids by using Green’s integral theorem suitably with the introduction of appropriate Green’s functions.Those functions help in calculating the reflection and transmission coefficients in terms of integrals involving the shape function representing the bottom deformation.Three-dimensional linear water wave theory was utilized for formulating the relevant boundary value problem.Two special examples of bottom deformation were considered to validate the results.Consideration of a patch of sinusoidal ripples(having the same wave number) shows that the reflection coefficient is an oscillatory function of the ratio of twice the x-component of the wave number to the ripple wave number.When this ratio approaches one,the theory predicts a resonant interaction between the bed and the interface,and the reflection coefficient becomes a multiple of the number of ripples.High reflection of incident wave energy occurs if this number is large.Similar results were observed for a patch of sinusoidal ripples having different wave numbers.It was also observed that for small angles of incidence,the reflected energy is greater compared to other angles of incidence up to.These theoretical observations are supported by graphical results.     

船舶阻抗失配基座对平面弯曲波传递的阻抑特性

研究了船舶阻抗失配基座对平面弯曲波传递的阻抑特性.基于波动理论,根据不均质结构中波型转换、阻抗特性,推导并给出了振动波入射不同连接形式的船舶基座结构的透声系数及隔声量公式,归纳了隔振性能随基座板架厚度比及频率变化规律,讨论了基座连接结构处板架固定方式对隔振性能的影响.在理论分析基础上,构造含阻振质量的阻抗失配基座.数值结果表明阻抗失配基座显著增大了基座的输入机械阻抗,加剧了振动波在船体板架中的波形转换、散射和反射,显著提高了舰船基座结构的隔振效果.     

海港工程疏浚对波浪传播的影响

针对海港工程疏浚边界处大角度入射波浪的显著折射和类似"全反射"现象,及其可能对航道、防波堤及港内不同位置产生的不利影响,采用Boussinesq方程建立典型数学模型,并对相关控制性试验要素进行无量纲处理,试验得出不同条件下的波浪场分布及各要素的影响规律。结果显示,各类影响要素中,入射波高-水深比、海底坡度、入射角对最大波高值及波能聚集位置的影响相对显著。     

双层流中由小型不平坦河床引起的斜向入射水波绕射研究（英文）

Obliquely incident water wave scattering by an uneven channel-bed in the form of a small bottom undulation in a two-layer fluid is investigated within the frame work of three-dimensional linear water wave theory. The upper fluid is assumed to be bounded above by a rigid lid, while the lower one is bounded below by a bottom surface having a small deformation and the channel is unbounded in the horizontal directions. Assuming irrotational motion, perturbation technique is employed to calculate the first-order corrections to the velocity potentials in the two fluids by using Fourier transform approximately, and also to calculate the reflection and transmission coefficients in terms of integrals involving the shape function representing the bottom deformation. Consideration of a patch of sinusoidal ripples shows that the reflection coefficient is an oscillatory function of the ratio of twice the component of the wave number along x-axis and the ripple wave number. When this ratio approaches one, the theory predicts a resonant interaction between the bed and interface, and the reflection coefficient becomes a multiple of the number of ripples. High reflection of incident wave energy occurs if this number is large.     

Wave scattering by undulating bed topography in a two-layer ocean

The problem of wave scattering by undulating bed topography in a two-layer ocean is investigated on the basis of linear theory. In a two-layer fluid with the upper layer having a free surface, there exist two modes of waves propagating at both the free surface of the upper layer and the interface between the two layers. Due to a wave train of a particular mode incident on an obstacle which is bottom-standing on the lower layer, reflected and transmitted waves of both modes are created by the obstacle. For small undulations on the bottom of the lower layer, a perturbation method is employed to obtain first-order reflection and transmission coefficients of both modes for incident wave trains of again both modes in terms of integrals involving the bed-shape function. For sinusoidal undulations, numerical results are presented graphically to illustrate the energy transfer between the waves of different modes by the undulating bed. U. BASU was born in 1949. She is a professor in the Department Applied Mathematics, Calcutta University, India. Her current research interests include water wave problems, continuum mechanics, etc.     

波浪入射角度对立柱周围波面扰动特性的影响研究

基于N-S方程和连续性方程建立了三维数值波浪水池,并在该水池内对固定直立柱在不同浪向下的波浪爬升和绕射问题进行了数值模拟。为了验证数值计算的准确性,对立柱近壁面处的波浪爬升效应展开了模型试验研究,计算值与试验值吻合较好,证明了该方法的可行性。研究了入射角度的变化对立柱周围波浪爬升幅度和非线性特征的影响,同时从垂直浪向的投影面积和相对浪向的投影面形状这两个因素出发,探讨了不同浪向角下立柱周围的波浪叠加、波面放大率以及二次波峰效应,并对自由面漩涡生成特性进行了较为深入的机理性研究,可为今后进一步研究不同的入射角度下,复杂的海洋结构物周围的波浪非线性效应提供有价值的参考。