近海T形梁桥上部结构极端波浪作用试验

飓风引起的极端波浪是影响近海桥梁结构安全的重要灾种之一，曾在美国墨西哥湾沿岸造成了大量已建低矮跨海桥梁损毁。探究台风波浪对桥梁上部结构的作用机理，发展波浪作用力计算方法，对保证中国近海地区桥梁结构安全具有重要意义。为准确考虑台风极端波浪的频谱特征，使用连续聚焦波作为入射波，开展了不同波幅、峰值频率和净空的模型试验。试验基于Froude准则采用1∶25缩尺比进行设计，研究对象为T形肋梁桥，试验过程中观测了聚焦波作用下T形梁桥受到的水平和竖向波浪作用力。研究结果表明：采用连续聚焦波作为入射波，通过设置合适的聚焦波周期可以避免二次反射波对入射波的污染，确保试验结果的可信性；波浪作用力中包含了低频准静力和高频砰击力，砰击力峰值一般出现在波浪与结构接触的初始阶段；一般情况下波浪作用力随波幅增大而增大，但存在明显的非单调特征；T形梁桥波浪力随净空增大有明显的先减小后增大的趋势，但峰值频率为0.4 Hz的大波幅聚焦波在净空为2.0～3.0 cm时波浪作用力最大；基于试验结果拟合出的波浪力简便估算方法能够有效计算波浪作用力，可为T形梁桥抗波浪设计提供参考。     

FPSO上部模块爆炸场景模拟研究

为避免浮式生产储油卸油平台(Floating Praduction Storage and Offloading, FPSO)上部油气处理模块内部的油气处理管路设备泄漏后发生爆炸事故，采用FLACS软件对符合实际工作环境孔隙率的FPSO的油气处理模块进行三维建模，分别选取6种点火位置进行可燃气体爆炸的模拟，研究甲烷气体云在不同的点火位置时发生爆炸事故后果的影响。研究结果表明：气体云爆炸的点火位置位于结构中心时，爆炸超压产生的数值最大，且覆盖范围最广；爆炸对于第一层甲板的影响较小，且结构中心处的爆炸超压小于结构外侧的爆炸超压。     

气体FPSO上部模块火灾场景数值分析

针对火灾情况下的温度变化问题，以气体FPSO平台为例，选取该海域常见海况，研究不同风速、风向下的喷射火模拟。采用基于流体动力学（CFD）的火灾动态模拟（FDS）软件进行喷射火模拟，研究喷射火场景下平台上部模块的火场及温度场分布规律，并探寻不同风速、风向对火场的分布规律影响。对火焰形态进行研究发现，火焰沿风向飘移，当喷射火为垂直喷射火时，火焰作用于甲板上的面积与风速大小成反比。对温度场进行研究发现，温度场的分布与火焰的分布规则基本一致，甲板上的高温区域位于泄漏口上方甲板顺风向的位置，且风速越大，高温区域距离泄漏口在甲板投影的位置越远。由于风速大会加快结构与外界的热交换，因此，风速越大，甲板上的温度场面积越小，最高温度越低。模拟结果对于气体FPSO上部模块发生喷射火灾时的消防与救灾抢险具有指导意义。