利用数学模型进行港内长周期波浪风险分析

针对港内长周期波风险问题,使用MIKE 21 BW模型建立了港内波浪传播数学模型。模型的构建使用了白噪谱和天然波况作为入射波浪条件。基于白噪谱的模拟结果,使用数字滤波技术分析了港池固有共振周期,并给出了相应共振周期下的水面高程和能量密度分布;基于天然波况的模拟结果,提取了泊位处的波高时间序列,以30 s为界限,分离出了长周期波。以西非某港为例,探讨了港池的长波风险,模拟结果可作为港池布局的参考依据。     

单向和多向不规则波作用下港域波浪数值研究

采用MIKE-BW模型对TEMA港内波浪场进行数值模拟和验证,二者吻合良好。在此基础上对比分析单向和多向不规则波作用下港内波浪条件,以及随入射波向和谱峰周期的变化规律。结果表明:在以绕射为主的模型中,多向波扰动系数大于单向波,此时采用多向波更加安全合理,并且在模型计算中,不可忽视地形变化对港域波高分布的影响;在模型边界反射较强的模型中,单向波扰动系数可能大于多向波扰动系数,此时采用单向波会更加安全。     

游艇码头定位桩内力分析

定位桩是游艇码头的一种重要锚碇形式,现行规范对游艇码头风荷载、波浪荷载等规定存在不详尽之处,为完善游艇码头定位桩的计算分析,采用ANSYS有限元软件对游艇码头在风荷载和波浪荷载作用下的受力情况进行分析,对游艇码头定位桩计算提出合理建议,建议游艇码头计算采用整体建模,风荷载的遮挡效应应考虑船型、受风高度、船舶间距等因素。     

沉箱开孔对平均越浪量的影响

针对开孔沉箱对平均越浪量影响的问题,以国内某港区通用码头工程为基础,对比分析了直立式沉箱和开孔沉箱平均越浪量的多种经验公式计算方法,并和断面物理模型试验结果进行比较。公式计算结果显示,开孔沉箱与不开孔沉箱平均越浪量之比为25%~50%;断面物理模型试验结果显示,沉箱开孔与不开孔时越浪量之比为30%~82%。研究表明开孔沉箱能够有效降低海岸结构物的平均越浪量;国内学者提出的开孔沉箱越浪量计算方法所得结果更加接近物理模型试验结果。     

预成孔置换强夯法处理大型油罐软基工程应用

建设大型油罐软基处理的重点在于控制工后沉降和差异沉降,但普通强夯置换法存在置换墩体着底情况不良与地基工后沉降量大的问题,针对这个问题进行了普通置换强夯法的改进研究。采取预成孔工艺能解决墩体着底情况不良的问题,从而减少地基工后沉降量。预成孔置换强夯法是一种用于处理软弱土地基的施工工艺,具有工期短、造价低与绿色环保等优点,通过预成孔保证置换墩着底可靠性,从而成功控制了工后沉降和差异沉降,实际检测结果和充水预压试验证实了处理方案的可靠性。     

波浪作用下斜坡式护岸反射系数试验

通过物理模型试验,研究在不规则波作用下,斜坡坡度、波陡、扭王字块体的摆放方式对反射系数的影响,并将实测的反射系数与Seeling公式、Sutherland公式和Van der Meer公式的计算值进行比较。结果表明斜坡坡度与反射系数成正比,波陡与反射系数成反比,扭王字块体的摆放方式对反射系数的影响不大,试验值普遍比3种公式的计算值要大,其中试验值与Seeling公式的计算值相差较小。     

透水框架坝生态效应研究

为了研发生态结构,给生态航道建设提供技术支撑,在进行水生生物调研分析的基础上,提出了透水框架坝的结构形式。通过开展相应的水槽试验,对比分析透水坝与实体坝的作用区别,并结合水槽试验成果,从集鱼效应、提高鱼类栖息适合度等方面分析透水框架坝的生态效应。得到主要结论如下:1)从流场分布来看,实体坝在坝后一定范围内存在回流区;框架坝坝后无回流区存在; 2)相对于实体坝,透水坝作用效果较弱(冲刷坑深度约为实体坝的60%),作用时间更长; 3)透水框架坝能够起到人工鱼礁的作用,框架坝的内部空隙为鱼类等水生生物提供栖息庇护场所,对鱼类有较强的诱集效果; 4)框架坝通过提高水体含氧量和提高有利于鱼类的流速区面积来提高鱼类的栖息适合度。     

浅水波作用下护底块石对斜坡式护岸稳定性影响

在水深较小,原泥面为斜坡岩基的场区建造护岸时,应重视护底块石的设计。波浪在护底块石的上方发生破碎,卷破波对护底块体产生沿海侧方向的拖拽作用,从而导致护底块石失稳并引起护面块体的滑动。结合某护岸加固工程的方案设计和物理模型试验成果,提出在护底设计中,应结合增加护底块石质量与增大原泥面糙率两种措施制定护底块石方案;有条件时可通过增加护底长度或埋深的方式设置护底。     

多体浮式防波堤消波特性数值模拟

多体浮式防波堤消波特性是决定其应用价值的重要因素,基于三维势流理论,通过使用Ansys Workbench软件和AQWA Graphical Supervisor(AGS)图像后处理软件,对多体浮式防波堤在不同入射角和浮筒吃水深度下的消波效果展开研究。结果表明,在入射角度为90°时,多浮筒浮式防波堤能够最大程度地消减波浪。同时,透射系数随吃水深度的增加而不断减小,但结构稳定性会下降。因此,实际工程中应尽量保证浮式防波堤的迎浪面与波浪的来波方向垂直,这样可以获得较好的消波效果,同时应尽量避免选择吃水深度过大的浮式防波堤。     

基于一个二维水弹塑性方法和极限强度评估的集装箱船结构优化研究

海上极端波过去常常导致船舶结构的极限破坏,而船舶的极限崩溃涉及到船体结构的动态极限强度和结构非线性.该文通过二维的水弹塑性方法研究了集装箱船在极端波中的非线性动态强度,该方法考虑了船体的极限强度以及船体结构的非线性和波浪之间的耦合.并通过该二维水弹塑性方法和极限评估方法研究了船体结构的结构优化.文中还通过二次规划法(SQP)来优化基于非线性的动态强度的集装箱船体结构.最少的结构成本是本优化的目标函数,约束条件保证船体的强度要小于结构的极限强度,并且结构设计尺寸要满足规范的要求.随着设计波高的变化,这些优化的设计变量的变化趋势得以发现,一些研究的结论可用于船舶规范的参考.