航运业碳减排和零碳发展面临的挑战与应对建议

为积极响应"2030年碳达峰、2060年碳中和"的发展目标,碳减排和零碳排放逐渐成为了航运业未来发展的重要方向.对国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)推出的碳减排方案和措施进行梳理;同时,总结国外航运业低碳发展的现状,并对其采取的措施和技术方法的优势及存在的问题进行分析.在此基础上,提出基于减碳和零碳排放目标的应对建议,供我国航运业的碳减排和零碳发展参考.     

中国新型极地考察船冰载荷预估研究

本文针对中国新型极地考察船所受冰载荷进行了研究,其中包含了平整冰阻力和浮冰碰撞力.对于船舶设计者和建造者来说,船舶冰载荷的预估非常重要.本文采用经验公式方法计算了该船在平整冰中航行的冰阻力,并且与模型试验结果进行了对比.结果显示,计算和试验结果中的冰阻力都随船舶航行速度的增大而增大,经验公式方法可以预测出合理的平整冰阻力.通过计算得到了该船的性能曲线,即该船在不同厚度平整冰中航行所能达到的速度.此外,本文还考虑了该船与圆形浮冰之间的三维斜向碰撞问题,采用解析方法评估了浮冰对船舶的撞击力,研究了撞击位置、法向框架角度以及浮冰尺寸对碰撞力的影响.基于计算结果,本文就冰载荷的预测进行了讨论并提出了一些建议.     

基于环向裂纹法的气垫平台破冰载荷数值模拟

气垫船因其独特的船体构造能适应冰面、水面、陆地等多种环境,也可以很好地完成运送物资、救援、破冰等任务.设计气垫破冰船或者破冰平台时,冰载荷预报对于总体和船身结构安全十分重要.本文利用理想化破冰假设,基于环向裂纹法求解气垫平台在低速下在全冰面上破冰过程中所受的冰力;基于直径为50 m的气垫平台在不同气垫压力的情况下进行破冰过程的数值模拟,得到了在低速下不同气垫压力大小时的冰力时历图.通过分析冰力时历图,可认为气垫压力会通过影响气腔高度以及气腔扩散半径来影响气垫平台低速破冰时的冰力,且当气腔扩散半径等于冰碎裂半径时,冰力达到最小值.     

大跨度混凝土连续梁桥长期下挠加固方案研究

针对某城市主跨为129 m的预应力混凝土连续梁桥运营7 a以来中跨不断下挠情况,在不中断交通的条件下,从箱室内加体外预应力、外加结构角度出发,分析不同加固方案对挠度控制的有效性及其对原结构的影响,以期为加固已下挠的连续梁、防止其继续下挠提供一种有效的加固方案.     

固化剂稳定磷石膏路基填料的工程特性研究

为提高磷石膏路基填料的强度和水稳定性,降低有害物质溶出,采用甲基硅酸钠、硅酸钠和乳化剂制备磷石膏固化剂（CA）,并将质量比为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的CA加入到磷石膏中制备CA稳定磷石膏混合料（CASP）,研究了CA掺量对CASP的力学性质（加州承载比CBR、回弹模量、无侧限抗压强度和剪切强度）、水稳定性（泡水软化系数和接触角）与有害物质溶出量的影响规律,并结合扫描电镜试验揭示了CASP的强度形成与水稳定性增强机理。结果表明：CA中的硅酸钠与磷石膏可生成硅酸钙凝胶与硫酸钠晶体,前者的胶凝作用和后者的填充作用提高了磷石膏的强度和密实度,CASP的CBR、回弹模量、无侧限抗压强度和剪切强度随着CA掺量的增加而大幅提升;由CA中的甲基硅酸钠所生成的聚硅氧烷憎水膜,改变了磷石膏颗粒表面的亲疏水性质,降低了磷石膏孔隙,改善了磷石膏的水稳定性,CASP的泡水软化系数随着CA掺量的增加而变大,掺2.0%CA的CASP与水分的接触角为91.4°;浸水11 d后掺1.0%CA的CASP可满足高速公路的路床填料CBR不小于8%和路基回弹模量不低于40 MPa的技术要求;通过硅酸钙凝胶的物理吸附和化学结合,以及憎水膜的填充固封,CA显著降低了磷石膏砷、铬、铅、氟离子和磷酸根的溶出量,掺0.5%CA的CASP浸出液中砷、铬和铅含量分别满足地下水Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅳ级标准。     

排阵式交叉口几何设计与信号控制协同鲁棒优化

针对排阵式交叉口在实际交通波动环境中存在车辆滞留排序区,运行效率稳定性难以保障的问题,提出了鲁棒优化方法,平衡交叉口运行的效率和稳定性。在分析排阵式交叉口运行特性的基础上,指出了其运行效率波动性与交叉口几何设计、信号控制、交通需求、饱和流率和运行车速这5个因素有关。确定了将交通需求、饱和流率和运行车速这3个客观波动因素作为模型的输入参数,将几何设计和信号控制这2个可受设计人员控制的要素作为模型的优化控制变量进行协同优化的模型框架。在此基础上,以交叉口车均延误条件风险值最小为目标,考虑了各流向车道数、信号相位相序、排序区车辆清空等方面的约束条件,构建了基于情景的鲁棒优化模型,并建立了遗传算法对模型进行求解。通过案例分析,对鲁棒优化模型的置信水平取值和算法准确性进行了分析,证明了算法可以使目标函数收敛到最小值,并基于蒙特卡洛模拟对优化效益进行了检验。研究发现,所建立的几何设计与信号控制协同鲁棒优化模型可实现在交通需求和供给的波动下,对排阵式交叉口的车道功能、排序区长度以及主、预信号控制进行协同优化。相较于确定性的设计方法,在平均延误层面基本维持原有水平,但对延误标准差和最大值有着较为明显的改善,案例中分别减少了48%和23%。     

基于GIS空间分析的抛石护岸工程水下抛石效果评价

抛石护岸工程水下抛石效果评价是工程水下质量控制的重点和难点。准确掌握和分析工程水下质量状况,对确保抛石护岸的施工质量起到了重要作用。GIS(地理信息系统)技术拥有强大的空间数据处理与分析能力,可用于对水下抛石效果进行多维度的定性与定量分析。分析结果可以准确评价施工质量、精准指导下一阶段施工、降低施工成本。通过对3个试验区的分析,总结出一般施工规律:1)由于工程区上游起始处以及下游深水侧容易产生冲刷,抛石效果较差。2)工程区中部及近岸区抛石效果较好,但容易过抛。     

基于标准化的耙吸挖泥船疏浚设备生产效率分析

针对耙吸挖泥船疏浚设备参数标准化建设与应用的问题,基于疏浚设备特性与工程经验,采用对比归纳与标准化分析的方法,建立耙吸挖泥船疏浚设备参数标准,并结合实际施工案例,进行实测与理论计算对比分析。结果表明,主要疏浚设备参数的标准化建立对疏浚设备特性的把控与疏浚效率的提升十分重要,须结合工程应用进行不断补充和完善,从而为耙吸挖泥船疏浚作业提供参考。     

德国内河航运绿色发展对我国航运发展的启示

为提高我国内河航运发展水平,探索将绿色生态发展理念融入内河航运建设管理之中的新方法,从基础设施、船舶运力、信息化建设、集疏运体系等方面介绍了德国内河航运的发展特点和方向,总结了德国在推动绿色航运和绿色港口建设方面取得的成绩和经验。在综合考虑我国内河航运发展现状的基础上,提出我国内河航运发展应借鉴德国在干支流通达、水系间沟通建设等方面的经验;打造畅通互联的信息系统、提高信息协同应用水平;高度重视推进铁水联运,提高综合运输服务能力;推广绿色生态理念,加大绿色航运技术的研究应用力度等若干启示。     

大型钢围堰设置对航道水流条件影响

为确保桥梁施工期间桥区通航安全,分析大型钢围堰设置对航道水流条件带来的影响。以重庆某大桥钢围堰设置为例,以流体质量守恒方程和雷诺时均方程为理论基础,基于Fluent有限元软件采用二阶迎风算法和格林梯度法,数值模拟钢围堰设置河段桥梁轴线方向和垂直桥梁轴线方向的断面流速。通过钢围堰设置前后各断面流速变化的比较与分析,得出钢围堰设置对航道水流条件产生的影响。研究结论表明：1）在垂直桥梁轴线方向上,从钢围堰前端起沿水流方向0.4Bs～3.3Bs（Bs为钢围堰的宽度）处流速增量最为明显。2）在桥梁轴线方向上A区域断面水流流速剧增且钢围堰设置造成的紊流对水流影响的宽度约为3.7Bs。3）钢围堰尾部形成了约1.3倍钢围堰长、1.5倍钢围堰宽的涡街。4）分析得出的钢围堰设置期间航道水流条件变化特征对维护航道通航安全有重要意义。