基于弯矩修正法的浅水区海底直铺管道允许悬跨长度计算

海底管道悬空问题是管道工程建设中经常遇到的重要问题,当管道的悬跨长度达到一定值时,管道较容易失稳,而悬空油气管道失稳破坏导致的后果往往非常严重,因此需要对悬空的海底管道进行定期的维护和处理,但由于海上作业难度大,针对悬空管道的治理成本非常高,因此可考虑对处于悬空但在安全允许悬空范围内的管道暂时不进行加固,此时就需要计算管道的允许悬跨长度,为管道的治理提供依据。由于我国油田大多建设在近海地区,因此在考虑管道的悬空问题时需考虑浅水区波浪的特点。本文考虑浅水区波浪的非线性影响,推导得到浅水区波浪场内任意一水质点的水平流速和竖向流速计算公式,并根据该公式和Morison方程,进一步建立了管道悬跨水动力载荷的表达式,最后基于弯矩修正法,提出浅水区平铺海底管道允许悬跨长度计算公式。根据工程实例,结合本文研究,计算得到该工程所在海区平铺管道允许悬跨长度。

基于矩量法的超临界锅炉水冷壁温度场数值计算

超临界、超超临界锅炉水冷壁尤其是燃烧器区水冷壁温度场计算对锅炉的安全运行具有重要意义。该文建立了燃烧器区螺旋管圈水冷壁及鳍片截面的二维稳态导热方程,推导了基于矩量法的有限元数值计算公式,采用双线性四边形单元对截面进行剖分。用分区段热力计算方法确定水冷壁各区段热负荷。依据机组实测的水冷壁入口和出口工质温度和压力,通过计算热负荷引起的焓增确定各校核截面的工质温度和压力。从而确定管内的对流换热系数。计算了不同启动方式下水冷壁管壁内侧温度及其变化率,为指导锅炉的安全稳定运行和锅炉管壁选材提供了依据。

不同地下水位下渠基冻胀规律与保温板适宜厚度确定

为探明河套灌区不同地下水位条件下渠基冻胀的差异,了解地下水位变化对渠基土壤水分迁移和力学性能的影响,该文通过建立不同地下水位冻胀试验平台并结合原型渠道,分析了不同地下水位对铺设不同厚度聚苯板的基土冻胀的影响,阐述了冻胀率和截面弯矩沿渠坡的分布规律,提出了不同地下水位下聚苯板适宜铺设厚度的理论计算公式。试验得出,每降低1 cm地下水位,基土冻胀量减小0.15 cm。当地下水位降低0.5~1.0 m后,削减冻胀率为71%~83.8%。地下水位下降有效阻止或延缓了土壤毛细水的上升,降低了0~30 cm土层的土壤水分,有效阻止了冻结锋面水分的迁移,减小了土体中冰夹层的形成,从而降低了土体的冻胀变形。并且,渠道的冻胀破坏部位随着地下水位的不同而发生变化。该研究可为北方季节性冻土区骨干渠道保温防冻胀技术研究提供科学依据和技术支撑。

潜射导弹出水载荷数值算法研究

潜射导弹在水中航行时,表面被空泡包围,这就造成其出水时,带来较大的载荷冲击.出水冲击载荷需要知道整个表面上的压力分布,但是这在工程实践中是不可能实现的.本文采用有限元流固耦合仿真程序,对潜射导弹整个出水过程进行数值模拟.根据数值计算结果,依据理论力学的基本原理,计算出潜射导弹所受到的冲击力与冲击力矩,利用NASTRAN瞬态载荷解算器,计算出潜射导弹各截面最大响应弯矩.结果表明,本文提出的方法能够对潜射导弹出水过程提供数值预测与安全评估.

山岭隧道高水压下衬砌结构三维数值模拟

采用三维有限元数值模型,分析圆梁山隧道高水压条件下衬砌结构受力及变形特征。研究结果表明,高水压对隧道衬砌结构影响显著,在高水压作用下衬砌结构的受力和变形都较大,衬砌结构上存在较大的纵向弯矩。水荷载是隧道衬砌结构的主要荷载之一,应引起足够的重视。

山岭隧道突水对衬砌结构受力影响数值分析

用有限元数值模型,分析隧道断面上8个不同位置10种不同水压突水条件下衬砌结构的受力特征。结果表明:突水位置发生在仰拱或墙脚位置时,对衬砌结构的受力影响显著;突水对衬砌结构上的最大正弯矩和最大剪力影响最显著,而对最大负弯矩和最大轴力影响要相对小一些。运用结构力学的弯矩影响线理论,把突水压力作为衬砌结构上的移动荷载,给出不同突水压力下衬砌结构的弯矩包络图。

船体梁静水弯矩的统计分析

由装载状态决定的船体梁静水弯矩为－随机变量，其统计特征可利用随机模拟原理予以探讨，即按随机取样方法组成多种装载方案，用综合静力程序计算出相应的弯矩和吃水，再由计算结果确定其统计特征值．分析表明，此弯矩随装载的变化近似于正态分布律，并具有与船体中剖面模数或钢材屈服极限同样显著的变异系数。

塔什米里克弯道式引水枢纽平面二维水沙数值模拟

针对新疆盖孜河塔什米里克弯道式引水枢纽工程上下游泥沙淤积及冲沙过程中大量推移质泥沙磨蚀建筑物的问题,运用CCHE2D软件构建了塔什米里克引水枢纽工程平面二维水沙运动模型,据此研究了泥沙输移情况及其颗粒分布规律,并对模型进行了验证。模拟结果表明,河床推移质自上而下输移过程粒径分布呈上粗下细的分布规律、推移质单宽输沙率与上游来流量呈正相关性;同时针对引水口的泥沙淤积问题,计算并提出"间歇冲沙"的闸门优化运行方式,有效降低了河床泥沙淤积量,为解决类似引水枢纽工程泥沙问题提供了参考。

水利水电行业回填钢管设计若干问题探讨

回填钢管在水利水电行业应用逐渐增多,但是国内该行业中尚未有关于回填钢管的设计规范。通过对比分析CECS规范、日本规范和ASCE规范,对回填钢管设计中的荷载计算及组合、弯矩计算、允许应力和安全系数等内容进行探讨。研究表明:3种规范所采用的设计理论、设计思路基本相同,但在荷载计算、荷载组合、内力计算等方面存在差别,适用于不同的情况;考虑到水利水电行业回填钢管通常管径大、内压高、刚度小的特点,在设计时建议考虑管重、水重及外水压力等荷载,内水压力的计算宜遵循水利水电行业规定,采用棱柱荷载计算管顶竖向土压力;建议参考日本规范,在弯矩计算公式中直接加入内水压力项,定量计算内水压力对弯矩的折减作用。

断索对大跨斜拉桥加劲梁内力的影响分析

针对斜拉桥的斜拉索在运营期间受到环境和荷载因素的影响会断裂这一极端情况,建立斜拉桥的有限元模型,并对索力进行了优化。根据主桥结构总体布局和构造特点,模拟5种断索工况,对每种工况建立相应的时程函数并进行了动力分析,得到5种工况下结构的动力响应结果。研究结果表明:断索对断裂斜拉索锚固点附近加劲梁的影响比较大,而对于远离断索位置的影响相对较小;断索对跨中加劲梁位移的影响最为显著,而对于靠近辅助墩位置的影响很小;靠近跨中合龙段斜拉索断裂加劲梁弯矩的影响最为显著,而靠近桥塔位置的斜拉索失效对加劲梁弯矩的影响最小。

浅水超大型FPSO波浪弯矩设计值与不同水深预报值的比较

针对水深对浅水超大型FPSO波浪诱导载荷的影响,在国际船级社协会(IACS)纵向强度标准的基础上,探讨了不同水深波浪诱导弯矩的长期预报值与波浪弯矩设计值的关系。开发了基于有限水深复合格林函数波浪诱导弯矩数值计算程序模块,对一艘300KDWTFPSO在不同水深海况下的波浪诱导载荷进行了长期预报。研究结果表明,水深对波浪弯矩设计值的影响很大。

不同荷载形式下箱梁剪力滞效应分析的有限梁段法

采用基于剪切变形规律的翘曲位移函数,在能量变分法箱梁剪力滞微分方程的基础上,提出一个考虑集中弯矩作用的每个结点有2个剪力滞自由度梁段单元。当箱梁桥承受集中弯矩作用时,重新定义梁段单元的广义剪力滞位移,通过边界条件及剪力滞广义平衡和变形协调条件推导出新的剪力滞系数矩阵和广义荷载列阵。借助相关试验模型及工程实例,分析不同箱梁桥形式在竖向荷载及集中弯矩作用下沿梁纵向的剪力滞效应,并与相应的变分法解析结果进行对比,验证了本文方法的正确性。

最大熵原理在船舶波浪载荷理性预报中的应用

本文介绍最大熵原理及其在船舶波浪载荷理性预报中的应用,详细地叙述了船舶随机波浪弯矩概率密度函数的求取原理与方法,通过二个实际船舶的例子,给出了这二艘船舶随机波浪弯矩概率密度函数及其统计推断值,显现出波浪载荷的理性预报方法及其最大熵方法的良好应用前景。

拱盖平底水窖结构优化及评定方法

针对目前雨水利用中大量推广应用的拱盖平底水窖结构型式,利用理论力学削球壳体无弯矩薄膜内力计算结果,在分析确定水窖拱盖结构经济合理矢跨比的基础上,利用水窖深径比概念,建立了拱盖平底水窖结构优化数学模型,提出了拱盖平底水窖经济断面深径比求解方法;同时,提出了土方工程容积置换系数和衬砌工程容积置换系数概念并据此分别建立了水窖结构优化评定方法。评定结果显示,优化之后的拱盖平底水窖结构,完成单位蓄水设施容积建设可减少土方开挖量18%以上,完成单位衬砌工程量可增加约11%的蓄水容积,从而显著提高了容积置换系数,大大降低了工程造价。

内河船舶的波浪弯矩

提供了考虑波浪绕射力计算波浪弯矩的近似方法。并通过一艘内河驳船的模型试验研究,证明该计算方法是可行的。

库水位上升对框架码头桩基弯矩影响试验研究

库水位上升对土体物理力学特性产生的巨大影响,势必影响到框架码头桩基的受力分布,为了探究洪水期库水位上升时框架码头桩基弯矩沿桩长的变化规律,以取自三峡库区的砂泥岩混合填料为主要试验土料,试验设置了5个水位等级模拟库水位上升,测定了桩身的弯矩,并分析其随水位上升的变化规律及产生机理。结果表明,库水位上升引起桩基的弯矩值随着水位的上升而明显增加,呈反"S"型分布,引起桩基弯矩变化的主要原因有:渗透压力和静水压力、侧向土压力以及桩侧摩阻力;理论值与试验值在桩入土深度较小时吻合较好,但在越靠近嵌岩位置越因未考虑桩侧摩阻力引起的弯矩而出现较大的偏差。

98m客滚船船体结构总纵强度计算分析

探讨了印尼98 m客滚船船体结构总纵强度计算方法,采用船体结构分析程序系统(DPP)计算了9种装载状态下的船舶静水弯矩和静水剪力曲线;计算出了最大静水弯矩和最大静水剪力,供校核强度用.为其他采用直接计算法进行总纵强度计算提供参考.

基于ABAQUS的深水连接器连接性能分析

为解决现有深水连接器连接性能研究中力学分析建模不准确,且缺乏抗弯抗扭能力分析的问题,基于ABAQUS有限元分析软件对深水连接器进行三维模型动态仿真分析,对连接器的受力、密封性能以及在实际工程需求中不同内压下的抗弯及抗扭性能进行深入研究。结果表明:在安装及生产两种工况下,深水连接器各部件除密封环外受力均满足其强度设计要求,密封环接触表面发生合理塑性变形,满足密封要求;随着内压的增加,深水连接器的抗弯能力逐渐下降,抗扭能力则呈现增加的趋势;极限弯矩分别在0 MPa与35 MPa内压下的判定依据为密封失效,在14 MPa与52 MPa内压下的判定依据为下毂座屈服,而极限扭矩在不同内压下的判定依据均为密封失效。

水位变动对框架码头排架桩弯矩影响试验研究

为探究岸坡后方水平作用力下水位变动时排架桩体弯矩沿桩身变化规律,试验设置7组水位变动方案,在后方40KN水平均布荷载作用下测定桩身应变;并分析弯矩变化。结果表明,与水位上升相比,水位下降时A桩弯矩平均增量最大,为24.20 N·m;D桩弯矩平均增幅最大,为22.76%;C桩弯矩减小。距坡肩较近的A桩与B桩桩身弯矩随水位升高而减小,距坡脚较近的D桩桩身弯矩随水位降低而减小,中部C桩弯矩变化规律不明显。水位上升时各桩身弯矩曲线变化形状与下降时一致,水位变动并没有改变排架结构中桩体弯矩沿桩身分布曲线的形状,但影响弯矩数值大小。

复合桩加固液化土桩身弯矩分析

通过对水泥土桩与钢管桩复合加固地基模型和碎石桩与钢管桩复合加固地基模型进行振动台模型试验,分析了这两组复合桩加固模型在模拟地震作用下超静孔隙水压力和桩身弯矩的变化情况,得出水泥土桩与钢管桩复合加固模型超静孔隙水压力几乎不变但桩身弯矩值下降很快,说明水体无排出,桩间土部分液化,土体承担荷载减小而桩体承担荷载增大;碎石桩与钢管桩复合加固模型超静孔隙水压力消散明显且桩身弯矩值有所降低,说明水体排出土体密实,土体承担荷载增大桩体承担荷载减小;因此,设计碎石桩与钢管桩复合加固液化土对实际工程很有意义。