承台-群桩结构波浪力理论分析

目前桥梁基础的波浪力计算大多采用数值模拟的方式进行研究,但数值模拟存在计算成本高、耗时长等缺点。因此基于线性势流理论首次推导了承台-群桩结构的波浪绕射作用计算公式,求解得到了承台波浪力的半解析解。首先将承台-群桩结构简化为上层穿出水面、下层嵌入水底的双层多柱体结构,其中上层单柱体代表承台,下层多柱体代表群桩。然后将计算域划分为承台外侧和下侧2个子域,子域间的交界面函数通过傅里叶级数处理,通过匹配特征函数展开法对每一个子域的速度势函数进行求解,最终得到承台表面波浪力。在进行解的收敛性分析和与边界元软件进行大量的对比验证后,分析了桩半径和承台高度对承台表面波浪力的影响。研究发现：在小波数范围内,承台表面的量纲一的波浪力会随着群桩的存在而增大,并随着桩半径的增加而进一步增大;同时承台高度的增加会首先对波浪力的增加有促进作用,但在承台高度达到某一临界值后,承台量纲一的波浪力将会减小。首次基于势流理论推导的双层多柱体波浪作用的理论公式,为承台-群桩结构表面波浪力的求解提出了一种新的半解析方法,相较于数值模拟,其能在保证结果准确性的同时,也能使得计算更加方便快捷、成本低廉,为之后波浪作用理论的进一步完善提供有力支撑。     

沥青混凝土高温摊铺下钢梁支座体系温度效应

沥青混凝土高温摊铺所引起的钢桥正交异性板结构温度效应备受关注,为研究高温摊铺引发的钢梁支座体系温度效应,依托九江长江大桥的公路桥加固改造工程,采用生死单元法模拟了钢桥面沥青混凝土动态摊铺施工过程,建立了密支座钢梁摊铺温度场模型,结合现场温度监测数据确立了高温摊铺下钢梁节段的温度场时空分布规律,在此基础上,仿真模拟了不同工况下钢梁支座体系的力学响应,并剖析了高温摊铺下支座体系温度效应的影响因素。研究结果表明:沥青混凝土高温摊铺下钢桥面板的温度先急剧上升,摊铺完成约12 min后逐渐下降直至稳定,夏季热拌环氧沥青混凝土(摊铺温度为185℃)摊铺下钢桥面板的最高温度达到96.1℃,钢梁节段的竖向最大温差达到55℃;高温摊铺会导致钢梁支座体系产生较大的支反力,摊铺宽度增大,支反力显著提高,当摊铺宽度超过5 m时,支座最大竖向拉力将超出其承载能力,当摊铺宽度超过8 m时,最大横向支反力将超出支座承载能力;对于纵向有连续固定支座的钢梁节段,纵向连续固定支座数目对竖向支反力和横向支反力的影响较小,但高温摊铺时会产生远超支座承载能力的纵向支反力,支座结构存在安全隐患。研究可为类似钢梁支座体系的沥青混凝土摊铺施工方案设计和支座处置提供理论支撑。     

非饱和黏性地基土的土-水特征曲线试验及模拟

内地港口地基土在地下径流和降雨入渗作用下,多为非饱和土,其土-水特性影响港口地基稳定性。以安徽淮北港非饱和黏性地基土为研究对象,开展不同初始含水率、初始干密度、竖向应力以及干湿循环次数下的土-水特征曲线(SWCC)试验。研究发现:初始干密度和竖向应力对非饱和黏性地基土SWCC的影响相似,对进气值、初气值、脱湿速率、吸湿速率和残余饱和度影响较大;初始含水率对土体脱湿、吸湿速率影响较小,随着初始含水率的提升,进气值、吸气值、残余饱和度递增;随着干湿循环作用的增强,进气值和出气值的衰减逐渐削弱。结合地基土土-水特性,修正几种常用的SWCC模型,模拟不同工况下的SWCC,通过评分的方式得到适用于淮北港非饱和黏性地基土的推荐模型。研究成果可为不同工况下非饱和黏性地基土的土-水特性及港口地基稳定性研究提供参考。     

国内外标准斜坡式海堤波浪爬高计算方法对比

波浪爬高是确定斜坡式海堤堤顶高程的重要因素,直接影响工程安全和造价,而目前国内外标准针对波浪爬高的计算方法存在较大差异。随着中国企业参与海外工程越来越多,工程设计人员掌握国内外设计标准不同计算方法的必要性逐步显现。介绍国外常用的美国标准Coastal Engineering Manual(简称CEM)、欧洲标准Wave Overtopping of Sea Defences Structures and Related Structures Assessment Manual(简称EurOtop)以及国内《港口与航道水文规范》。通过对比波浪爬高的计算方法,总结梳理各计算方法的差异性,得出CEM与EurOtop考虑的波浪爬高计算影响因素较为全面、具有较强实用性的结论。为斜坡式海堤设计中波浪爬高方法的选取提供一定参考。     

透空式防坡堤周围的非线性波浪传播的数值模拟

对非线性波浪在透空式防波堤周围的波浪变形进行了数值模拟,在Boussinesq波浪方程中加入与透空建筑物有关的新耗散项,从而界定了透空建筑物引起的部分反射和透射,波浪折射—衍射的传播过程通过控制方程求解。波浪控制方程通过有限差分方法求解。模型应用于模拟波浪经过具有部分反射的群桩式透空结构,结果表明透空式防波堤可以有效地衰减波浪和作为重力式结构的一种替代方式。     

低压电网抗谐波无功自动补偿装置的选择

谐波对电力系统的无功补偿装置将产生严重危害,为了确保低压无功自动补偿装置稳定、可靠地工作,文中应用非正弦电路无功功率的有关理论,对低压无功功率补偿装置的各种类型进行了比较,提出了配置低压无功自动补偿装置的步骤及其方法,最后给出一选择实例．该方法对低压电网无功补偿装置的升级改造具有重要的实际意义．     

GIS技术在长江扬中河段护岸抛石效果分析中的应用

在长江扬中河段护岸抛石管理工作中,通常采用Hypack提取断面对抛石效果进行检测,但因受概率性事件影响,该方法的统计结果并不唯一,易产生纠纷。针对该方法的缺陷,结合现场施工数据和实际需要,提出采用GIS（地理信息系统）技术对抛石效果进行分析的方法。通过对比Hypack和GIS技术的分析结果,论证GIS技术在反映真实地形及在计算施工区沉降量、流失量、补拋量及展示三维效果等方面的优势,为优化施工工艺、弥补施工缺陷、降低施工成本提供技术支持。     

桩基双挡板透空式防波堤水平波压力试验与计算

通过物理模型试验的方法,采用不规则波研究影响两侧挡板透空式防波堤水平波压力的主要因素及其规律性。在不越浪的前提下,分别对挡板不开孔、错位开孔和不错位开孔3种结构形式进行系统的物理模型试验,并分析总结无量纲因素即挡板相对入水深度和波坦对水平波压力的影响。在上述研究成果的基础上,提出了较为实用的透空式防波堤水平波压力计算公式,对透空式防波堤的研究和设计具有较高参考和借鉴价值。     

斜入射水波对直立防波堤的波浪渗流作用

基于Biot渗流固结理论和水波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了对应直立防波堤的绕射波势和波浪引起的海床内渗流压力分布的解析式,由此计算了作用于直立防波堤底部上由波浪渗流压力所导致的浮托力和倾覆力矩,并与水平波浪力和力矩进行了相应比较。计算结果表明,在一定条件下,波浪渗流作用与水平波浪作用可以具有相同的量级。波浪入射角,防波堤前侧透空及海况条件防波堤几何尺寸等因素的相对变化对波浪渗流作用均存在一定的影响,其中对渗流倾覆力矩的影响更为明显。     

钦州港西航道拦门沙开挖回淤研究

采用实测资料分析与公式计算相结合的方法,对钦州港西航道拦门沙开挖后的回淤进行了研究,研究结果表明,拦门沙较为稳定,外域无沙源,影响挖槽回淤的主要因素是滩地风浪掀沙。由于滩地为中、细沙组成,大风浪出现机遇较少,因而年均回淤量不大,航道稳定性良好。