施工期跨海桥梁矩形设置基础波流力研究

为给跨海桥梁矩形设置基础施工提供参考,研究跨海桥梁矩形设置基础定位下沉过程中墩位水深及结构吃水深度对其波流力的影响。基于垂向多层σ坐标变换模型和大涡模拟LES方法建立三维波浪-流与结构物相互作用的数值仿真模型,分析不同水深及结构吃水深度时,单独波浪作用和波流共同作用下矩形设置基础的波流力及其统计值和流场分布特征,并提出施工期矩形设置基础下沉过程波流力简化算法。结果表明:矩形设置基础在定位下沉过程中,垂直来流传播方向的结构阻水面积随之增大,流场的复杂绕射作用使得波流力峰值呈非线性增大趋势;由于浅水波在整个水深范围影响都比较大,矩形设置基础波流力对结构吃水深度的变化相对深水条件更为敏感;结构波流力峰值不对称系数随吃水深度增加逐渐减小,且波流力表现为正向峰值大于负向峰值的强烈不对称性特点;随着结构吃水深度增加,单独波浪作用、波流共同作用时,在流场复杂绕射作用下,矩形设置基础迎浪侧的波面爬高增大,涡脱现象愈加明显;提出的跨海桥梁矩形设置基础下沉着床过程波流力简化算法可用于估算设置基础施工期波流力。

关于矩形沉箱底板强度计算方法的探讨

采用空间有限元整体分析的方法,对2个工程实例的矩形沉箱进行了计算,就其底板的计算结果与规范方法的计算结果进行了比较分析,初步得出了一些结论。采用规范方法算得的底板强度结果,在有些区域可能不够安全,而在另一些区域又有些保守,另外随着水深及地基反力的增加,底板的横向剪力问题也应该得到重视。

方沉箱浮游稳定特性

针对某港码头方沉箱,探讨了影响方沉箱浮游稳定特性各因素(定倾半径、质心到浮心的距离、定倾高度和沉箱吃水)随着沉箱密度和前舱加水高度的变化规律。结果表明:在前舱加水高度不变的情况下,方沉箱定倾半径和质心到浮心的距离随着沉箱密度增加而减小,定倾高度和沉箱吃水则相反;在沉箱密度不变的情况下,各因素随着沉箱密度的变化规律同前舱加水高度。前舱加水高度过高,会引起方沉箱的浮游由稳定平衡变为不稳定平衡,存在较大风险,而规范中并未有所体现,建议设计时加以考虑。同时在满足浮游稳定的前提下,尽量减少前舱加水高度从施工上来说是很有必要的。

随机波浪作用下矩形沉箱防波堤的动力分析模型

首次将随机波浪荷载应用于矩形沉箱防波堤的动力分析,并将其动力运动过程分为:摇摆、摇摆-滑移运动两种运动模态,同时引入了侧向阻滑板-转角弹簧-阻尼器和阻滑板-竖向弹簧-阻尼器两种模型体系,建立了相应的动力计算模型,推导出了各运动模态的动力方程,并分别采用Fortran语言编译的程序和有限元软件AN SY S对两种模型进行实施。通过实例的计算分析表明,两种模型和方法均可有效地对随机波浪作用下沉箱防波堤动力响应进行数值模拟,而后者更符合实际受力情况,精度更高。

地震荷载沉箱码头大变形分析的离散元法初探

探讨了应用离散元分析方法求解地震荷载下沉箱和背后填土大变形问题的可能性,开发了能描述沉箱的平面形状及沉箱与土体摩擦特性的矩形单元。并通过简单实例分析了地震时沉箱码头的变形,再现了沉箱码头地震灾害的发生过程,为沉箱在地震情况下的大变形分析提供了一种新途径。比较了两种沉箱模型对分析结果的影响,提出了相应的方法。

装配式顶管工程矩形工作井建造技术研究

为提高顶管工程现场的施工效率,研发出了预制装配式顶管工程矩形工作井,并进行了合理的建造施工。以采用装配式工作井的顶管工程为背景,介绍了工作井的结构构造及建造工艺。在井片预制、现场拼装、预应力筋连接三个关键的施工环节,对建造方法和工艺进行了详细说明和分析。通过工程的顺利实施,证明了该建造方法是安全可行的。

波浪作用下矩形沉箱墩群受力规律试验研究

墩柱式透空码头在波浪作用下的结构受力较复杂,对于矩形沉箱墩,国内现行的港口工程规范只解析了波浪正向和45°斜向作用下单个沉箱所受水平总力,并无墩群中波浪力衰减规律的计算方法,已有研究也少见相关成果。以茂名某重力墩式散货码头工程为例,通过开展三维物理模型试验,研究波浪作用下矩形沉箱墩周围的波高分布及沿程衰减规律、代表性沉箱墩所受水平、侧向和浮托总力及倾覆力矩沿程衰减规律。结果表明:本工程首先受到波浪作用的5个沉箱墩范围内波高衰减幅度最大;不同沉箱所受波浪力的沿程衰减幅度,呈现出与波高沿程衰减一致的规律;规范中的圆柱形墩的群墩系数计算方法不适用于矩形沉箱墩群结构。

沉井后背墙土抗力计算的探讨

通过适当的假定并根据矩形沉井在顶管工作时的受力状态 ,运用力的平衡原理 ,考虑土体三维受力机理以及在偏心荷载作用下 。

近岸矩形重力墩式码头结构与顺向波浪相互作用研究

依托某大型矿石码头,对近岸矩形重力墩式码头结构开展波浪物理模型试验,并采用设计中常用的理论解析方法计算码头结构所受的波浪力,以研究矩形重力墩式码头结构与顺浪之间的相互作用。采用局部整体物理模型试验,对码头及所在港池的周边构筑物进行模拟,测量码头结构处的波浪要素和矩形沉箱墩台的波浪力。通过分析物理模型试验的测量数据,总结矩形沉箱墩周边波高及波浪力沿波浪传播方向的变化规律,分析影响波浪沿程变化的因素。将试验测量数据与理论计算结果进行对比,探寻与试验结论拟合较好的计算理论,提出结构设计中的关键点,为后续类似工程的设计提供参考。

细长细高方形沉箱浮游稳定特性分析

随着堆货荷载增大、船舶大型化以及海域使用要求高透空率,细长细高方形沉箱越来越普遍。但细长沉箱的浮动稳定性较差。为研究细长细高方形沉箱浮游稳定性,采用规则对称沉箱分5组分别变换沉箱的长度、宽度和高度进行对比计算,总结不同外形尺度方沉箱浮游稳定参数特性。结论是:1)细长细高方形沉箱平面尺度越小,其满足浮游稳定所需的相对吃水越大,浮游稳定性越差。2)沉箱总宽度是影响浮游稳定性最主要的参数,总长度对相对吃水的影响远小于总宽度的影响。3)沉箱高度较小时对相对吃水影响较大。随着沉箱高度的增大相对吃水将趋于定值。

矩形顶管沉井下沉过程中的变形分析

沉井作为一种基坑支护结构,变形是一项重要的安全指标,现行国家、地方性规范未给出沉井变形计算的方法。结合天津市某市政顶管工程,采用MIDAS有限元软件对沉井下沉过程中最不利工况进行应力、变形分析,并给出沉井变形计算的建议公式。

矩形开孔沉箱防波堤可靠性分析

为研究矩形开孔沉箱防波堤的可靠性,本文提出了一种新的直立式防波堤结构可靠性计算方法,考虑波高同周期的相关性,将波高、周期和抗力作为随机变量处理,构造隐式功能函数,采用直接抽样法生成随机样本进行模拟,作为中间变量的波浪荷载不做统计分析处理,根据功能函数的响应直接判断是否滑移或倾覆失效,计算失效概率和可靠指标。计算结果表明:新的计算方法与传统直接抽样法相比结果数值非常接近,验证了新方法的有效性;同传统JC法相比,新方法相对保守。本计算方法在波浪要素资料充足时可为矩形开孔沉箱防波堤的设计提供参考。

斜向波作用下矩形重力墩式码头波浪力研究

随着港口建设大型化、深海化,港区波浪环境条件越来越恶劣。波浪荷载主要体现在对港口码头结构产生波压力及浮托力,当荷载较大时将对码头结构安全产生重要影响;此外,结合一般港口布置形态,多数码头结构的设计波浪为非正向浪,即结构受斜向浪作用。为结构安全性与经济性考虑,通过物理模型试验,确定矩形重力墩及墩间面板在斜向波浪作用下的波浪力大小及其群墩折减情况。并以相关研究成果为基础,结合物模实验数据,提出斜向波作用在矩形重力墩结构上最大总水平波浪力简化计算公式。

矩形沉井开洞受力对比分析

矩形沉井通常采用闭合框架模型进行水平方向受力计算,对于开洞的矩形沉井,井壁内力相对闭合框架模型会产生变化。文中采用Midas软件对沉井进行有限元建模分析,并将开洞前后矩形沉井的受力进行比较,得出开洞后矩形沉井水平方向弯矩的变化规律。

岸壁式码头中采用方形、圆形沉箱的比较

通过对秦皇岛港丁西码头和己西码头分别采用方沉箱和圆沉箱结构建造码头岸壁的比较 ,说明采用圆沉箱建造码头岸壁 ,从设计、施工以及经济性均有很多优点 ,可以在重力式码头中推广应用。

波浪特性对矩形沉箱所受波浪荷载的影响研究

为研究海洋环境中波浪特性对矩形沉箱水动力荷载的影响,基于有限差分软件Flow-3D建立了波浪-矩形沉箱相互作用的三维数值模型。首先对新建模型的计算精度进行了验证,然后基于此模型系统地研究了波高、波浪周期及水深对沉箱波浪荷载的影响。研究表明随着波高增大、波浪周期增长及水深的增大,矩形沉箱所受波浪荷载逐渐增加。本文研究成果可为同类海洋结构物的水动力荷载分析提供参考。