大型浮体水动力响应特性数值模拟及减摇措施

为研究马尔代夫海域大型浮体水动力响应特性及减摇措施,基于三维势流理论和刚体运动方程建立了浮箱水动力响应数值模型,分析了不同纵横比浮箱的水动力响应特性,讨论了减摇板布置方式及形式对浮箱减摇效果的影响,并在此基础上给出了较优的减摇板布设方案。结果表明:纵横比为2∶1的矩形浮箱在各个浪向下的运动响应相对平稳;减摇板宽度对浮箱横摇的控制作用较明显;浮箱迎、背浪面同时安装减摇板时减摇效果受安装高度影响显著;对于迎浪侧的双层开孔减摇板,上层减摇板开度40%时对浮箱横摇控制较好,浮箱横摇有义值极限海况下可降低16.9%,建议优先选用上层带开度的单侧双层减摇板布设形式。安装减摇板对波浪作用下浮体结构强度影响较小,应着重关注减摇板与外壳的连接强度。

带帽PTC单桩和复合地基承载特性试验研究

结合苏—沪高速公路疏桩复合地基处理工程,进行了自由带帽PTC管桩和双带帽PTC管桩复合地基的现场足尺试验研究。根据试验结果,研究了桩身-桩帽-桩间土的相互作用机理和承载特性,分析了桩帽、桩间土和桩端承载的滞后效应,以及桩帽、桩间土对桩身的消减作用。认为管桩复合地基的第1阶段桩身控制沉降,第2阶段土体控制沉降,探讨了桩帽-桩间土荷载分担比及应力比在不同沉降阶段的变化规律。最后,还提出了桩帽尺寸的设计方法以及取消碎石垫层的建议。

基于分层地基模型的闸首分缝底板计算方法

为研究深基坑开挖对地基沉降和分缝底板内力的影响,分析地基应力在船闸施工期、运行期的变化全过程,探讨土体回弹模量和压缩模量的关系,基于分层总和法,建立反映地基应力历史影响的非线性分层地基模型。结合龙洲垸船闸实例,探讨自重折扣法、并列铰接空间地基梁法在分缝底板计算中的应用。回弹模量比的影响分析表明,在合缝至完建期,底板下地基刚度呈现中部大、两侧小的特征,若不考虑再压缩模量的影响,则计算的底板沉降偏大、负弯矩偏小。通过多种合缝方案对比分析,建议合缝前边墩尽可能一次浇筑到顶,必要时再通过回填土调整底板内力。施工时应加强沉降与应力监测,应用基于分层地基模型的反分析方法,及时验证设计,动态调整施工方案,以确保底板弯矩在可控范围内。

考虑扭转效应的全直桩码头动力简化计算方法

基于基桩+刚性平台空间简化计算模型,在考虑扭转效应的情况下对全直桩码头结构抗震响应进行分析,提出在水平地震荷载作用下全直桩码头整体结构简化计算方法。通过与水运规范法、有限元法进行对比分析,验证所提算法的合理性。结果表明,该算法的计算精度可以满足结构设计分析的需要,能合理反映结构平动扭转耦联效应。当结构平面质量中心与刚度中心不重合时,应采用平动扭转耦联振型分解法计算地震作用及其效应。地震方向平行于结构平面刚度中心与质量中心的连线时,平台不产生扭转;地震方向垂直于刚度中心与质量中心的连线时,平台扭转效应最大。

双曲型曲线模型在路基沉降预测中的应用

对沉降速率与剩余沉降关系进行了研究，结果显示，双曲线模型反映了两者的二次非线性关系，指数曲线模型反映了两者的线性关系，2种模型剩余沉降的预测比值在1～2之间．提出了一种反映沉降速率与剩余沉降半立方（1．5次）非线性关系的双曲型曲线预测模型，给出了新模型参数的估算公式，证明了新模型预测的剩余沉降是指数曲线模型的1～1．5倍、双曲线模型的0．75～1倍．实例推算结果表明，双曲型曲线预测模型的推算值处于2种常用模型的推算值之间，且接近它们的平均值，预测结果的可靠度更高．

考虑船闸闸室宽度影响的横向渗流阻力系数法

为在船闸闸室的二维横向渗流计算中考虑闸室宽度的影响,基于改进阻力系数法,建立了考虑出流宽度的阻力系数局部计算模型。改变地基深度与防渗深度、出流宽度的比值,运用ABAQUS软件计算渗透量,确定流量系数、阻力系数及分配系数,绘制各系数图表。结果表明,闸室宽度越窄、防渗深度越深,对横向出流宽度的影响愈显著。对于等级较低、闸室宽度较小、水头较大的船闸,应充分考虑闸室宽度的影响,防止低估出口段坡降值而不利于渗流稳定性。

真空预压地基最终应力和位移的解析解

基于非固结渗流问题的基本方程,导出真空预压地基最终应力和位移的解析解,分析地基在渗流体力和压差面力联合作用下的变形规律,认为地基竖向与水平向渗透系数之比ξ对真空预压的效果有重要影响.ξ值越大,真空度、应力沿深度衰减得越慢,竖向沉降和向内侧的水平位移越大,因此设置竖向排水体可有效增加加固深度,提高加固效果.

船闸闸室灌泄水过程非稳定渗流特性

为了研究船闸闸室在非均质成层地基、灌泄水条件下的非稳定渗流特性,根据渗流基本理论,将渗流分为固结渗流与瞬时稳定渗流。以工程实例为依托,利用有限元软件ABAQUS建立二维渗流模型,模拟船闸灌泄水过程,考虑流固耦合,分析非稳定渗流特性及影响。结果表明,随着灌泄水的周期性变化,测压管水位存在周期性、衰减性与滞后性;在灌泄水过程中,存在泄水、灌水速度零点;泄水末期,非稳定渗流计算的渗透应力沿高程均大于低水稳定渗流计算值,渗透稳定系数降低,发生渗透破坏的可能性加大。因此,在船闸防渗设计中应充分考虑非稳定渗流场的影响。

深水超长钢板桩围堰受力特性分析

以芒稻河特大桥主墩深水超长钢板桩围堰为例,考虑钢板桩与地基土、内撑、回填物的相互作用,利用ABAQUS软件建立平面有限元接触模型,通过单元"生死"和位移追踪技术,进行施工全过程仿真模拟,分析围堰受力变形特性。研究表明:基坑开挖完成后,桩后土压力呈R形分布,入土段下部弹性嵌固作用明显。封底砼顶部在抽水后、冠梁在拆撑过程中有显著的支承作用。钢板桩弯矩在第二道内撑拆除后最大,底撑在抽水后反力最大,其他各道内撑分别在下一道内撑拆除后反力最大。各道围檩最大挠度接近,内撑竖向布置和构件设计合理。

黏性土抗滑桩桩间土拱分析及合理桩间距研究

针对桩间土拱效应,对黏性土抗滑桩合理桩间距的确定进行分析。以拱脚最不利位置土体莫尔库伦强度条件及桩土接触面任一点土体剪应力不大于桩体提供的最大抗滑力为控制条件,并以作用于桩体及桩间土体的滑坡推力不大于抗滑桩承担的绕流阻力为第三个控制条件推导出抗滑桩最大桩间距的计算公式。该公式具有力学性质明确,计算简便,并对一工程实例进行计算,该公式计算结果较为合理,具有工程参考价值。

真空预压法中渗流体力和压差面力联合作用机理浅析

从渗流问题的基本方程出发,导出了真空预压的固结解析解,认为在地基中存在负压边界引起的瞬时稳定渗流与固结渗流2种不同特性的渗流.瞬时稳定渗流体力使膜下地基竖向拉伸、侧向受压,接近纯剪切应力状态,体积压缩变形较小,难以有效地加固地基.柔性膜上压差面力产生的偏应力与渗流体力的偏应力方向相反,大致可以互相抵消,使地基处于接近球应力状态.因此,膜上压差是加固地基的主要荷载,对地基的固结特性和最终加固效果起着控制作用.

内河航道可接受间隙理论模型改进及其应用

为更好地计算内河航道交叉口通过能力,提出空档率的概念,对可接受间隙理论模型进行改进,认为船舶尺度大、船头时距不能全部用于船舶穿越。总结平流区域避让规则,将T型交叉口各向交通流划分为3个等级,并考虑高等级流向的阻抗影响,给出基于优先权的T型交叉口各流向通过能力计算方法。以苏申内港线——申张线T型交叉口为例进行分析,结果表明通过能力随冲突交通量的增大成负指数规律减小,且当冲突交通量一定时,通过能力随速度呈缓-快-缓趋势增长,取穿越船平均航速(0.8倍设计速度)计算通过能力是合理的。

T型桩基地连墙组合式码头结构受力特性研究

为了研究T型桩基地连墙组合式新型码头结构在施工期、使用期受力和位移性状,寻求最佳施工方案,以实际工程为依托,通过FLAC 3D软件对码头结构进行三维数值模拟。论证了开挖桩间土的必要性,并分别进行了3组不同的施工方案的比选,并在最佳方案的基础上研究其施工过程中结构位移、弯矩、剪力及地连墙两侧土压力变化规律,及使用期不同荷载作用下分配情况。分析结果表明,以一定坡度开挖桩间土是有必要的,建议与前沿土同时分层开挖。

全直桩码头结构温度应力计算方法

当码头平台梁系、面板施工完成结构封合时的气温与使用期气温存在温差,将会引起温度应变,使全直桩产生侧向变形和内力。有限元模拟分析认为桩基对上部结构伸缩的约束作用可以忽略不计,温变后上部结构的形状不变。基于梁板系自由温差假设,首次提出了全直桩码头结构温度内力的基桩+刚性平台空间简化计算模式,并给出了相应的计算方法。实例计算结果表明,简化方法计算精度可以满足结构初步设计分析的需要。基桩宜尽量对称布置,使温差作用下桩顶位移的发散中心靠近平台几何中心,以便减小桩顶内力。还指出,在温差作用下桩顶的内力与桩径的4次方成正比,随着全直桩码头基桩大直径化,对温度内力的分析值得重视。

翻车机房圆形基坑支护结构受力特性分析

圆形支护结构由于拱效应,使得支护结构受力复杂。文章依托翻车机房工程实例,利用有限元软件ABAQUS建立空间轴对称计算模型,采用横环各向同性材料反映槽段接头对墙体环向刚度的折减影响,通过模拟基坑施工全过程,研究了支护结构位移和应力变化规律。通过计算墙体、内撑环向轴力以及入土段抗力的荷载分担比,研究环向刚度、内撑刚度、土层模量因素对结构位移、内力的影响。研究表明,墙体环向刚度对支护结构变形、内力有重要的影响,内撑刚度的影响主要集中在基坑深度范围内。在开挖面以上的外侧土压力呈直线分布,未见有"R"形分布规律;坑内土体对入土段嵌固作用明显大于外侧土体。

高压喷射注浆法在沉降隔离墙工程中的应用

介绍锡澄与沪宁高速公路沉降隔离墙高压喷射注浆的施工方法、成功经验及应用前景，分析三重管法成墙原理和混合浆液的特性，给出混合浆液比重、浆液面下沉率、水泥浆损失率、土体置换率、搭接处理长度等估算公式，论述三重管施工工艺及其控制要点。

整体温差作用下高桩码头基桩内力计算方法

为研究高桩码头完建后整体温差对基桩内力的影响,结合工程实例,建立三维有限元模型,对上部平台温变规律进行分析,认为斜桩、直桩对上部平台温变约束作用均可忽略不计,平台处于自由温变状态,存在水平位移为零的温变发散中心。基于刚性平台自由温变规律,提出了考虑斜桩码头平动扭转的三维算法,三维算法的桩顶位移、内力与有限元结果接近。对于全直桩或近似对称的斜桩码头,还可简化为平动的二维算法。并给出了直桩、斜桩内力的估算简式,由估算式可知,位于发散同心圆上的直桩内力大于斜桩内力,桩顶轴力、弯矩与桩径2次、4次方成正比,桩径对温差内力的影响显著。

空间简化算法在高桩码头改造工程中的应用

基于基桩+刚性平台空间简化计算模型,引入坐标转换矩阵,提出了可适用于一般高桩码头在水平荷载作用下的空间简化算法,并进行升级改造工程算例验证。算例表明,六维空间简化计算的桩顶侧向位移、侧向内力与有限元方法计算结果接近,简化计算精度可以满足结构设计分析的需要。分析了5种方案的加固效果,认为应优先考虑在横排海侧端的加固方法。对带斜桩的原结构加固,双斜新桩方案优势并不明显,为便于斜桩布置、减少斜桩施工量,推荐采用直桩+斜桩加固方案。

基于可接受间隙理论的内河港区段航道通过能力

为研究内河港区段航道通过能力,分析了内河港区段船舶流冲突特性,讨论了可接受间隙理论在内河港区段实行"分道通航"规则下应用的可能性。借鉴公路无信号交叉口通过能力计算方法,建立港区段航道通过能力模型。以单侧靠泊港区为研究对象,计算了江苏内河不同等级航道港区段通过能力,研究了直行饱和度与航道通过能力、进港通过能力,航道通过能力与进港通过能力的关系。为内河航道规划管理部门在规划设计和航道管理时考虑内河港区航道的影响提供了参考与依据。

厚覆盖层高水头船闸闸室-省水池布置及地基处理方法

京杭运河穿黄工程场地覆盖层深厚,上跨方案的渡槽水位与两岸地面高差达30 m以上。针对渡槽两端的高水头船闸多级分散错层式省水池,提出了墙背高填式、墙背低填式两种闸池布置方案。利用ABAQUS软件分别建立平面有限元模型,研究了闸池沉降、闸室底板弯矩在施工期、使用期的全过程时空变化特征,探讨了高填土对闸室的作用机理。结果表明:1)在天然地基条件下,两种布置方案闸池沉降均较大,墙背高填土下曳力、边载产生底板负弯矩,基本上抵消了土压力产生的正弯矩,导致两种方案底板弯矩差异不大,且始终由负弯矩控制。2)地基处理方法是减小闸池沉降、改善闸室受力条件的关键技术问题之一。3)闸室、墙背填土的多桩型组合处理法和基坑外填土的排水固结预压法值得进一步深化研究。