基于CFD-PBM模型疏浚管道加气减阻数值分析

疏浚管道泥浆输送过程中的能量损耗对管道排距有很大影响。基于颗粒动理论的Eulerian模型和PBM模型,对疏浚管道三相流输送进行数值仿真分析,经网格无关性及模型有效性验证后,分析了管道加气输送对管道内浆体流动特性以及管道压力损失梯度的变化情况。结果表明:管道加气输送后对固态颗粒的沉降现象有所改善,顶部低浓度区域更小,特别在加气量较少时随着加气量的增多效果显著,但增加到一定量时趋于稳定;管道加气后使得管内浆体流动更为规则,高速流动区域增大,但管道中心区域流速变小;管道加气后减阻效果较好,管道压力损失梯度随加气量增加而减小,后渐趋平稳,输送中粗砂时尤为明显,建议加气量为3%~4%之间最为合适。该研究结果可为管道输送研究及相关工程应用提供参考。

基于SolidWorks的疏浚绞刀主体参数化设计

绞吸挖泥船作为疏浚行业的一种挖泥利器,其绞刀对挖泥船的挖泥能力影响巨大。目前设计绞刀时多以手动方式进行主体建模,其刀臂、大环和轮毂作为绞刀的主体结构,建模中存在参数较多、建模繁琐、精度不高的问题。为了缩短建模周期、提高建模精度,提出了一种参数化绞刀主体建模方法,并采用C#编程语言对SolidWorks进行二次开发,通过调用内置的API接口实现了绞刀主体三维模型的参数化、自动化生成。结合面向对象编程理念,开发了基于SolidWorks平台的绞刀主体建模软件,实现绞刀参数建模和绞刀性能计算的融合,提供了绞刀标准化、参数化创建方式。研究成果可为绞刀主体的性能优化提供参考方向。

近岸较大区域波浪数值模型的比较

将适用于近岸较大区域波浪传播变形的三种模型,即基于抛物型缓坡方程的不规则波模型、引入浅水波浪谱TMA谱的SWAN(simulating waves nearshore)模型以及采用默认JONSWAP谱的SWAN模型应用于特拉华大学(University of Delaware)圆形浅滩实验进行比较。结果显示,抛物型缓坡方程和SWAN的模拟结果与实验所测数据符合都比较好;SWAN在非线性作用较强的浅滩中心及靠后部效果更佳,而抛物型缓坡方程由于没有考虑非线性作用,模拟得到的最大波高较实测值偏高,且波高变化较为剧烈。

BIM技术在京杭运河长江口门段航道整治中的应用

航道整治工程具有岸线距离长、地形变化大、涉及构筑物多和施工影响因素复杂等特点,存在工程计量不精确、技术交底不明确和BIM建模繁冗等问题。针对航道工程复杂工况条件下BIM模型创建的难题,依托京杭运河长江口门段航道整治项目,基于Autodesk平台采用Civil 3D、Revit、部件编辑器和Dynamo可视化编程,研究BIM技术在航道整治工程中的应用,实现地形曲面创建和编辑、三维航道模型及护岸模型创建,并对护岸创建方法进行比选,总结形成了BIM技术在航道整治过程中的应用流程,以期为类似项目建设提供参考。

基于ANN算法的海洋平台动力定位前馈-反馈控制方法

鉴于动力定位控制策略中的前馈控制与反馈控制方法具有不同的优缺点,提出一种基于人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)算法的二阶差频波浪力前馈控制与浮体位置反馈控制相结合的动力定位前馈-反馈控制方法,通过低频波浪载荷的超前预测提前做出反应,并对实时位置信息进行反馈控制以纠正前馈信息的误差及其累积效应,从而实现前馈、反馈两种控制模式的优势互补。对某半潜式平台动力定位模式进行数值仿真,验证所提出的前馈-反馈控制方法的可行性和有效性,与单一的前馈或反馈控制相比,平台动力定位的精度和稳定性得到显著提升。

内河疏浚土抗剪强度随含水率变化规律的试验研究

疏浚土的综合利用在促进社会和谐发展、建设节约型资源、发展低碳经济方面具有举足轻重的作用。采用大变形多功能土工环剪仪,对京杭运河施桥船闸段疏浚淤泥土的物理力学特性进行试验分析,研究约束压应力对固化土强度的影响。结果表明,内河淤泥试样的密度、孔隙比、液限、塑限、液性指数、塑性指数等物理参数随着淤泥含水率的增加而降低;生石灰固化剂的添加能够明显改良淤泥土的物理参数;淤泥固化土料的压缩模量、黏聚力、内摩擦角受到轴向约束压应力的显著影响。实际工程中建议增大固化土料的轴向压缩应力以提高土料强度。

施桥船闸至长江口门段航道疏浚适用船型研究

针对施桥船闸至长江口门段航道疏浚工程开展适宜船型研究。首先,结合具体航道疏浚工程特点、疏浚要求分析了内河常见几种挖泥船船型的优缺点;然后总结出影响船型选择的主要因素;最后,采用评分法对各船型方案进行适用性评价。结果表明:喷射式挖泥船较为适合该航段的疏浚工程,并针对喷射式挖泥船的局限性,提出了安装水刀装置的改进意见,以实现较高的工程效率和质量,取得良好的经济效益。

智能化管控在钻孔灌注桩施工全过程中的应用

钻孔灌注桩是航道整治工程构筑物的基础结构形式之一,具有承载力高、强度刚度大、桩身变形小等优点,但作为隐蔽工程却存在施工监测难、信息化管控水平较低等问题。依托京杭运河长江口门段航道整治工程,基于北斗定位技术、接触式仪器组合法、谐振音叉传感技术、BIM技术以及智慧工地管理云平台,应用相应的施工智能化设备,实现对钻孔灌注桩施工中测放桩位、成孔检查、泥浆监测、混凝土浇筑及质量溯源的智能化管控。通过一体化管控平台集成各类监控设备,形成灌注桩施工全过程的智能化监测模式,实现工地施工及管理的数字化、精细化、智慧化,提升工程建设项目的施工质量和技术管理水平。

钻孔灌注桩成孔质量检测一体化装置研究

为解决目前钻孔灌注桩成孔质量和沉渣厚度检测步骤繁琐的工程难题,基于接触仪器组合思想,研制改进一种可用来高效检测钻孔灌注桩成孔沉渣效果的装置,该装置包括支撑移动系统、动力驱动系统和检测系统。基于京杭运河长江口门段航道整治工程,测试了该装置的孔径和垂直度测量、沉渣厚度和孔深检测功能。结果表明,改进后的设备相比现有成孔检测设备,可一次性完成成孔指标及沉渣厚度的检测,设备操作简单,适用范围广,检测精度高,时间及劳动成本低。该装置具有在钻孔灌注桩施工工程中大规模应用的潜力,可产生较好的经济效益和社会效益。

基于CEL法的反铲挖泥船铲斗土体相互作用研究

为研究铲斗在疏浚过程中挖掘阻力的变化规律,采用耦合的欧拉-拉格朗日算法(CEL)模拟了不同疏浚工况下铲斗挖掘阻力的变化规律,得出了铲斗作业过程中挖掘阻力的变化规律。结果表明:铲斗下降切入土体的过程中,切入角度小于30°时,挖掘阻力随切入角度增大而减小;切入角度大于30°时,挖掘阻力变化缓慢;然而,铲斗旋转挖掘土体时,切入角度、挖掘深度等参数对挖掘阻力变化规律影响不大,挖掘阻力总是先增大后减小;最后,给出了挖掘阻力极限值对应的旋转角度。研究结论为工程实际提供了较为实用的参考价值,为进一步深入开展研究奠定了理论基础。

BIM技术与智慧工地在内河航道整治工程中的综合应用

内河航道整治工程具有长线型、多区域、隐蔽工程多的特点,并存在施工质量溯源难、过程管控难度大、施工管理效率低等问题。针对内河航道工程施工中的重难点,依托京杭运河长江口门段航道整治项目,基于BIM技术和智慧工地管理平台,应用相应的施工智能化设备,实现施工BIM模型深化创建、多源模型集成应用,并解决大体量混凝土浇筑、长线型施工过程管控、复杂隐蔽工程工序报验、施工及监测数据管理等典型难题,实现了BIM技术与管理平台在施工阶段的融合应用,提升了工程建设项目的施工质量和技术管理水平。

格宾生态护岸适用性与施工质量控制

格宾护岸因其良好的耐久性、透水性、绿色性,特别适用于地质条件差、水流条件复杂的河岸护坡,但存在施工管控难度大等问题。为研究格宾生态护岸在工程中的适用性及施工质量管理,结合实际施工管理经验,依托典型内河航道整治工程,从技术措施、原材料控制等方面进行重点分析,提出格宾生态护岸施工质量控制要点及控制措施,并成功用于京杭运河施桥船闸至长江口门段航道整治工程,提升了施工质量,提高了施工效率。应用成果可为类似格宾生态护岸施工提供借鉴。

智能化安全管控在内河航道整治施工中的应用

航道施工具有劳动强度大、环境影响大、构筑物复杂、水下施工难、通航影响大等特点,给施工作业带来了不安全因素。针对内河航道整治工程安全管控难点,依托京杭运河长江口门段航道整治项目,通过云计算、大数据、物联网等数字化手段,集成相应的施工智能化设备,研发了航道智慧工地综合管理平台,对航道整治工程中的人、机、料、法、环等方面的安全风险提出针对性解决方法,实现了内河航道施工建设的智能化安全管控,提升了内河航道整治施工建设管理的标准化、可视化、数字化和智能化。

基于CFD技术的疏浚工程管道缩口性能分析

疏浚工程管道缩口是在船舶吹填过程中控制主机负荷和增大泥浆喷洒面积常用的装置,现有的水力计算中缩口的出口直径是影响管道阻力特性的重要参数,但是对于缩口的锥角性能研究成果较少。采用CFD数值模拟方法对某依托工程中采用的两种缩口方案的喷射出流段流场进行计算,分析两种缩口方案的水力损失和水流离开缩口后的收缩情况,对比了两种方案的流速分布特点和优劣势,评价了现用的水力学方法计算缩口水力损失的偏差和影响因素,为类似疏浚工程缩口方案的确定提供技术基础。

智能管控技术在钻孔灌注桩施工中的应用研究

钻孔灌注桩具有承载力高、实用性强、强度刚度大等优点,但作为典型的隐蔽工程,存在管控内容繁多、修复难度大、质量监测难等问题。文中通过对钻孔灌注桩施工关键工序进行梳理分析,明确重点管控内容,提出了适用于钻孔灌注桩施工中的智能化管控技术,并依托典型项目建立了基于区块链的智能管控系统平台,通过集成各类监控设备,进行工程应用和效果分析,以期为灌注桩施工提供新的管控方式与方向。

基于MIKE 3模型计算航道工程装舱溢流施工流失量

装舱溢流施工后输挖泥沙工程量统计时会包含沉落到航道范围内的泥沙,而落到航道范围外的泥沙无法确定,因此项目验收时根据航道体积计算的输挖工程量会远小于挖泥船实际作业时的工程量。依托盘锦港荣兴港区10万吨级航道工程,采用MIKE 3水动力数值模拟软件,搭建工程区潮流泥沙模型,计算出落到航道范围外的溢流泥沙流失量。结果表明,本方法能计算出整个施工期的装舱溢流施工流失量,对施工方统计实际施工量有重要意义。

造型混凝土在内河桩基承台式护岸中的应用研究

为提升护岸结构外观的美学观感,依托京杭运河长江口门段航道整治工程,结合安全耐久、绿色环保、生态人文的理念,提出了适用于内河桩基式承台护岸造型混凝土的相关要求,根据现场浇筑试验确定了造型样式,对造型模板材料进行了比选,并改进施工钢模板,经过混凝土浇筑养护后,得到了适用于内河航运需求的护岸造型混凝土。以新方法实现了内河航道文化传承的烙印,展现了厚重的运河文化历史特征,表现出绿色航运和人文特性,研究成果可为类似工程建设提供参考。

大直径排泥管线穿越深水航道敷设工艺与效果分析

根据本工程工况条件要求,需穿越天津港北航道沉放水下管线进行施工。水下管沉放工作于2011年4月19日上午11时实施完毕。由于本次水下管沉放深度约为水下20m,故也是天航局历史上水下管沉放深度最深的一次。文中就水下管沉放实施工作及存在问题进行分析与探讨。

串列布置下倒角柱体绕流数值模拟及水动力特性分析

为研究串列布置情况下,倒角变化对柱体绕流水动力特性的影响,该文采用大涡模拟方法研究了在雷诺数Re=3900和间距比L/D=3条件下,6种不同倒角(R^(+)=0.0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5)串列布置的柱体三维流场,模拟工作验证有效。分析了柱体后方水动力参数、瞬时流场和时均流场的变化情况,分析结果表明:随着倒角增大,上下游柱体的平均阻力系数C_(d-ave)变化趋势相反,上游柱体C_(d-ave)逐渐变小,而下游柱体的C_(d-ave)逐渐上升且均为负值;随着倒角增大,上下游柱体Sr数值相同并出现先增大后减少的趋势;两柱体之间的回流速度曲线下切深度明显增加,速度最小值出现处从下游柱体两侧向中心不断变化;串列布置下游柱体尾流宽度显著变小,在间距比L/D=3条件下,剪切层的初始分离均发生在上游柱体倒角转折处,并附着于下游柱体前端及两侧。该研究结果可为柱体绕流研究及相关工程应用提供参考。