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。     

荷载作用下超固结比对软土抗剪强度指标影响

通过室内三轴试验,研究在荷载作用下,淤泥质粉质粘土的超固结比与抗剪强度值的关系,进而分析总结出软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比和轴向偏应力的变化规律。表明:抗剪强度值随轴向偏应力的增加而线性增加;抗剪强度值随超固结比的增加而增加,呈曲线的变化趋势。超固结比越大,土样的抗剪强度增加的速率越慢。软粘土的抗剪强度指标c,φ值随轴向偏应力的提高而线性增加,但φ值增长幅度较小;软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比的增加而增加,呈曲线的变化趋势,超固结比越大,c,φ值增加的速率越慢;与c值相比,φ值增长幅度较小。最后对试验数据加以公式拟合,提出考虑荷载作用下软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比变化的计算公式。     

箱筒型基础防波堤断面稳定计算方法

箱筒型基础防波堤是一种软基上的新型防波堤.针对其断面稳定性的分析建立了三类计算方法:有限元分析方法、数值极限平衡分析方法和简化极限平衡分析方法;对三类计算方法的特点进行了比较,并以此对天津港南北防波堤延伸工程的箱筒型基础防波堤结构进行了优化.     

筒型基础结构稳定性分析的有限元方法

筒型基础结构是适用于软土地基的一种港口与海岸工程结构型式,依靠沉人地基的下部圆筒的嵌同作用维持结构的稳定性.文中给出了构造筒型基础结构-地基系统弹塑性有限元数值模型的要点,提出了基于有限元数值计算结果进行结构稳定性判别的准则,建立了筒型基础结构稳定性分析的有限单元方法,并通过实例计算进行了检验分析,表明筒型基础结构稳定性分析的有限元方法是准确、可靠的,可用于港口与海岸工程结构稳定性设计计算.     

应力波在高桩码头基桩中传播数值模拟研究

结合天津港某码头工程的实桩检测资料,对应力波在高桩码头基桩中的传播特点进行数值模拟研究,得出实桩检测时高桩梁板式码头的激振位置和应力波信号接收位置。该研究分析结果,可为进一步探索高桩码头基桩完整性检测的方法提供参考。     

考虑固结过程的软土地基承载力数值分析

深厚软黏土地基在受到上部结构传递的荷载作用时将会发生进一步固结,进而影响软土地基的承载特性,因此考虑荷载作用下软土地基的固结特性对地基承载力分析有重要意义。文章以室内静三轴试验所得软黏土抗剪强度指标c、φ随固结度和静偏应力变化规律为基础,利用大型有限元软件ABAQUS,通过用户子程序USDFLD对土体材料进行二次开发,建立考虑土体抗剪强度指标随固结度和静偏应力变化的有限元模型,进而对重力沉箱式防波堤软土地基承载力进行数值分析。有限元计算结果表明:静偏应力作用下地基土体发生进一步固结,土体固结度随时间增长而增大,抗剪强度指标出现明显增长。依据极限承载力、允许变位的判别标准分别对软土地基承载力进行分析:伴随着土体的不断固结,两种判别标准下的承载力安全系数均明显增大,且后者计算结果相对安全,建议采用允许变位的判别标准来计算实际工程中的承载力安全系数。     

不同类型近破波作用下沉箱式防波堤动力响应分析

采用质量～弹簧一阻尼器集总参数模型模拟防波堤-地基动力系统，对不同类型近破波作用下沉箱式防波堤的动力响应特性进行分析，研究、比较了单峰值冲击型近破波冲击力持续时间、双峰值冲击型近破两波峰值间隔、冲击一振荡衰减型近破波振荡周期等对沉箱式防波堤动力响应特性的影响。结果表明，在近破波冲击力幅值相同的条件下，不同类型近破波作用下沉箱的动力响应有很大差别，单峰值近破波冲击作用下沉箱的动力响应要小于双峰值近破波和冲击一振荡衰减型近破波冲击作用下的情况。     

挡土墙被动土压力分布与被动侧压力系数

采用库仑土压力理论假设:挡土墙被动土压力是由墙后填土在被动极限平衡状态下出现的滑动楔体产生,在该滑动楔体上沿竖向取水平薄层作为微分单元体,通过作用在单元体上的水平力、竖向力和力矩平衡条件,建立挡土墙被动土压力强度的一阶微分方程,给出了被动侧压力系数、被动土压力强度、被动土压力合力和被动土压力合力作用点的理论公式,并分析了被动极限平衡状态下填土内摩擦角和墙背摩擦角对被动侧压力系数、被动土压力强度、被动土压力合力、被动土压力合力作用点和抗倾稳定性的影响。结果表明,随着填土同墙背间摩擦角增大,被动侧压力系数K值和被动土压力合力作用点高度减小,水平被动土压力合力增大,水平被动土压力合力对墙底的合力矩保持不变。     

箱筒型基础防波堤动力稳定性的有限元分析

结合天津港防波堤延伸工程,采用 Lanczos法,对箱筒型基础防波堤和地基相互作用系统进行了三维有限元模态分析,得出体系自振周期远离波浪力的激励周期,该结构在波浪动荷载作用下不会因发生共振而失稳;建立了箱筒型基础防波堤动力稳定性的三维弹塑性有限元分析方法,得出考虑结构动力特性时,箱筒型基础防波堤动力稳定性安全系数小于静力稳定性安全系数,但结构变位模式和地基破坏模式与按静力有限元计算的结果是一致的。结构运动模式为绕着筒底以下某点发生转动,地基破坏模式为海侧和陆侧的土体自筒底到地表形成的塑性剪切应变贯通区。海侧土体发生主动破坏,陆侧土体发生被动破坏。该研究成果可为这种结构的设计和应用提供借鉴和参考。     

考虑流固耦合影响的桩基波浪力简化计算方法

离岸深水全直桩码头,由于其桩基的自由高度大、柔度增加、自振周期长,且位于无掩护开敞海域,波浪与结构相互作用问题突出。如何考虑流固耦合作用对桩上波浪力的影响,并建立便于工程应用的计算方法,是工程实践提出的亟待解决的课题。文中利用有限元软件ADINA建立了水体和桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,并采用有限元数值模型对考虑流固耦合影响的改进Morison波浪力计算公式进行了验证。采用改进Morison波浪力计算公式研究了流固耦合对桩身波浪力的影响,并给出了考虑流固耦合影响的波浪力放大系数图表。在此基础上,提出了考虑流固耦合影响的波浪力简化计算方法。