Probabilistic Distribution of the Maximum Wave Heigh

A new method of treating maximum wave height as a random variable in reliability analysis of breakwater caissons isproposed. The maximum wave height is expressed as the significant wave height multiplied by the so-called wave height ratio.The proposed wave height ratio is a type of transfer function from the significant wave height to the maximum wave height.Under the condition of a breaking wave, the ratio is intrinsically nonlinear. Therefore, the probability density function for thevariable cannot be easily defined. In this study, however, it can be derived from the relationship between the maximum andsignificant waves in a nonbreaking environment. Some examples are shown to validate the derived probability density functionfor the wave ratio parameter. By introducing the wave height ratio into reliability analysis of caisson breakwater, the maximumwave height can be used as an independent and primary random variable, which means that the risk of caisson failure during itslifetime can be evaluated realistically.

直立堤前stem波的分布规律及对工程的影响

当波浪沿直立堤以小于某临界角度入射时,将形成沿堤增长的stem波,目前国内外对stem波的研究较少且停留在理论阶段。以某直立堤台风破坏复演的物模试验为例,结合国内外研究成果,对stem波的产生条件、特征以及对工程的影响进行探讨。结果表明:1)stem波的波高和波宽均在沿堤传播中逐渐增大,沿堤比波高的增长呈现前快后慢的特点;2)不同入射波高和波向对于stem波的特征影响较大,详细的规律仍待进一步研究;3)stem波可对工程中直立堤造成蛇行破坏或对端部斜坡衔接段造成破坏,工程规划和结构选型应避免类似布置,宜采用三维物理模型试验验证stem波作用下结构的安全性。目前行业规范未涉及stem波相关内容,本研究成果可为工程设计提供参考。

双管悬浮隧道在不同锚泊方式下水动力响应研究

为了增强对双管悬浮隧道水动力特性的了解,探寻安全性高的锚泊系统,通过简化双管悬浮隧道结构,采用ANSYS建立双管悬浮隧道模型进行数值模拟。模拟的海洋环境为均匀流、规则波,以此分析了双管悬浮隧道管体结构在不同锚泊方式、不同浮重比、不同浸没水深、不同波高下横荡、垂荡和横摇的运动响应及锚索受力的情况。研究表明:1)锚泊方式1的抑振能力最差,且锚索力最大,安全性最差;2)锚泊方式2在垂荡方向上表现出较好的抑振能力,且锚索力比锚泊方式1小;3)锚泊方式3在横荡,纵荡,横摇运动响应以及锚索力方面表现均佳,安全性更好。

植物带影响下孤立波沿程波高衰减特性试验

鉴于近岸植被对孤立波的阻力效应能有效降低其波能,开展综合考虑根茎叶影响的植物带消波试验,探究植物带影响下孤立波沿程波高衰减特性。当孤立波非线性大于0.11时,茎作用下孤立波沿程波高衰减特性与指数函数以及幂函数规律并不一致。当淹没度为0.67时,根茎共同与茎单独作用下孤立波沿程波高衰减趋势基本一致。当淹没度小于0.67且孤立波非线性不小于0.30时,茎叶作用下孤立波沿程波高服从指数函数以及幂函数衰减规律。非淹没情况下,随着分布密度的减小,孤立波沿程波高衰减强度减小,植物带消波边界效应减弱。研究表明,相比根茎,叶对孤立波沿程波高衰减特性影响更大。根茎叶以及分布密度对孤立波沿程波高衰减特性的影响与淹没度和孤立波非线性有关。

河控-潮控三角洲体系地球物理识别表征及其油气地质意义--以东海陆架盆地西湖凹陷平北地区为例

沉积环境研究是石油勘探和油气田开发的基础,前人利用岩心、测井、地震资料进行单一沉积相类型的特征、判别研究,而对于河—潮联控区域,河流作用与潮汐作用主体不明确的情况下,判别、区分河控—潮控三角洲的研究相对较少。基于潮汐与河流水体摆动频次的差异,结合自然伽马曲线与泥质含量的关系和河控—潮控三角洲前缘砂体形态、规模差异及水动力强弱对地震相的影响,提出了利用自然伽马测井曲线差值法(ΔGR)和地震相波长/波高比值法的地球物理方法,来综合判别、区分河控—潮控三角洲沉积体系,并以东海陆架盆地西湖凹陷平北地区平湖组沉积体系为例,指明该方法可有效判别河控—潮控三角洲沉积体系。针对该区水下低隆—宝云亭低凸起侧缘,可有效拾取相关参数,判识河控—潮控三角洲体系,落实沟道充填的潮道发育带及潜力目标,明确河控—潮控体系判别对岩性圈闭及有利油藏单元预测的指示意义。

一种X射线数字成像检测缺陷尺寸的测量方法

提出了一种X射线数字成像检测缺陷尺寸的测量方法。借鉴半波高法,以半波高法下的尺寸测量误差为基准,对不同缝隙尺寸试样在相同的检测条件下进行X射线数字成像检测,计算该检测条件下的总不清晰度,总结出缺陷尺寸与总不清晰度比值同波高比例的关系,并通过试验进行了验证。结果表明,该方法简单、实用性强,可为实现缺陷尺寸的准确测量提供技术支持。

影响波纹换热管换热性能因素的数值模拟研究

为研究工业生产中应用的波纹换热管换热性能以及相关的影响因素,课题中应用FLUENT软件建立了6种当量直径相同,波高和波距不同的波纹管模型,以常温下水为工质,设置不同的雷诺数并进行数值模拟。模拟结果显示,波纹管的波高波距比和雷诺数作为影响波纹管换热性能的两个重要因素,对波纹管的换热系数有着较显著的影响。其中,在一定范围内波纹管的换热系数随着雷诺数的增大而增大,另外,当波纹管的波高波距比值在0.24～0.26范围之间时波纹管的换热系数可以达到一个相对较优的值。

波形钢板剪力墙抗侧性能的有限元分析

为研究波形钢板剪力墙的抗侧力性能及验证钢板弹塑性本构模型和壳单元在钢板剪力墙有限元分析中的适用性,本文以平钢板剪力墙、水平和竖向放置的波形钢板剪力墙试验为基础,采用ABAQUS有限元分析软件建立了19个平钢板和波形钢板剪力墙模型,通过与试验数据对比验证了有限元分析模型的精度和可靠性,并进一步分析了钢板厚度、剪力墙高宽比和波形钢板波角等因素对其抗侧力性能的影响.研究结果表明:随内嵌波纹钢板厚度增加、剪力墙高宽比的减小,波形钢板剪力墙的抗侧力性能增强,且波角为30°和45°时,受力性能最佳.

不同高径比煤体对超声参数影响的试验研究

为了解煤岩物理特性与结构特征,采用实验室岩石超声测试技术和超声波传播理论相结合的研究方法,分析不同高径比煤样的超声波传播特性。结果表明:在一定高径比范围内,超声波波速随着煤样高径比的增加呈现线性递减趋势且拟合度较高,纵波波速约为横波波速的1.60倍,且纵波波速对于煤样岩性特征敏感于横波波速;从试验数据和理论角度相互验证了超声波品质因子Q值随着煤样高径比的增加呈现线性递减趋势;通过从波速、品质因子和主频值3个方面综合分析,确定在实验室测试煤样声波特性时其高径比应≤2.0∶1。

非平整港池的多向不规则波试验研究

基于三维组合式抛石防波堤物理模型,开展了多向不规则波作用的港池试验,分析6组波浪条件所对应的掩蔽区域测点比波高分布图,得到主要结论:6组波浪条件所对应的测点比波高整体呈现从口门到掩蔽区域逐渐减小趋势,最大比波高位置在口门附近;当波周期TP=7 s、12 s、16 s时,不同水深h所对应的掩蔽区域测点比波高分布图的变化趋势基本一致,最大比波高位置分别在口门偏北方向、口门中心处、口门偏南方向,整体呈现随TP增大而向口门南方偏移趋势;当h=14.8 m、17.1 m时,掩蔽区域内同一测点比波高呈现随TP增大而增大趋势。

刚性植物分布方式对海啸波消减影响实验研究

在理论分析的基础上通过物理模型实验探究了刚性植物分布方式对海啸波消减的影响。实验中借助孤立波模拟海啸波,分析了矩形、交错、组合三类分布方式下孤立波沿程波高、透射系数以及拖曳力系数的变化情况。结果表明,植物分布密度相等时,孤立波在矩形和组合分布植物模型前的壅高均大于交错分布植物模型。同时,植物分布密度一定时,分布方式将对植物消波产生影响,且植物间横向间距L2比纵向间距L1的影响更大。在雷诺数2000≤Rep≤4000且体积分数小于或等于0.331的条件下,各植物模型的拖曳力系数随植物分布密度的增大而增大。

涌浪作用下港内波况试验研究

基于秘鲁钱凯港的防波堤三维整体模型试验结果,研究了涌浪绕射、透射联合作用对港内波况的影响。分析了不同波向、不同谱峰周期的入射波条件下港内不同功能区的波况分布规律,并对比分析了具有不同周期的入射波对港内不同区域波高的影响,兼顾分析了波向的影响。结果表明,在涌浪作用下,受透射、绕射影响,不同入射波条件下港内比波高分布规律相关性较好,距离口门越近、入射波波长越长,港内比波高越大;入射波周期对港内波况影响的差异和对波向的敏感性因港内不同区域而不同;防波堤阻挡效果好的波向,其入射波对港内的影响较小;对于受防波堤掩护性较好的内侧泊位,应重点关注泊位处的低频波浪对系泊的影响。

GNSS-R有效波高反演方法研究

研究基于GNSS-R测量有效波高的方法及技术原理,给出一种利用反射信号的信噪比反演有效波高的方法。方法根据海面粗糙度对反射信号信噪比的影响,建立有效波高反演模型。实验结果表明,反演有效波高数据的均方根误差是0.2431m。与传统的干涉复数场反演方法相比,文中反演方法模型简单,计算量少,能够用较短的时间反演出更精确的结果,具有一定的实用价值。

基于延迟多普勒图像的GNSS-R有效波高反演方法

为了实现海面有效波高的探测,本文利用全球导航卫星系统反射信号(Global Navigation Satellite System Reflection,GNSS-R)提出了一种利用延迟多普勒图像进行信噪比计算的有效波高反演方法。相比传统雷达等主动探测,GNSS-R是利用卫星信号前向散射的被动观测,无需发射机,具有信号源多、功耗小、成本低、重量轻等优势,便于在星载、机载以及船载平台上进行搭建。由于海面波高的不同,接收机接收到的反射信号也不同。通过对反射信号的分析,可以得到不同反射面的物理特征信息,从而反演出我们所需的海面波高信息。本文通过反射信号生成延迟多普勒图像,并给出相应的信噪比定义,从而获得有效波高。为验证本文提出算法的可行性,本文进行了船载有效波高反演试验,并和传统利用干涉复数场(Interference Complex Field,ICF)进行反演的估算方法进行了性能对比和验证。结果表明,所提算法的均方根误差为0.098 m,R2值为77%,相关系数为0.82,均优于ICF方法,且与测波雷达的有效波高真值数据表现出更好的一致性,提升了基于GNSS-R技术进行有效波高估算的精度,能够为船舶航行的海况信息感知提供服务。

基于根茎叶概化模型的孤立波消减特性实验

采用孤立波模拟海啸波,利用根茎叶定量概化模型近似模拟近岸刚性植物,以探究植物根、茎、叶对孤立波消减特性的影响。研究发现,透射系数的范围为0.56~0.85,植被区沿程波高衰减百分比的范围为25.9%~97.0%。根、叶在不同分布密度条件下的透射系数均随相对波高的增大而逐渐减小。当淹没度大于0.7时,在入射波高等于7.0,9.0和12.0 cm条件下,波高衰减强度沿流向的敏感度逐渐降低,植物消浪呈现边界效应。当淹没度为0.6、根和叶分布密度均为16枝/株时,波浪于植被区发生波高增大现象,波高增值的范围为3.0%~6.0%。植物根、茎、叶对孤立波消减特性的影响与根和叶的分布密度、淹没度及相对波高均相关。

规则波作用下簇状沉水植物群消浪特性实验

在理论分析的基础上通过物理模型实验探究了规则波与簇状沉水植物群的相互作用。结果表明,植物群沿程波高衰减规律在多数情况下与Kobayashi指数形式和Dalrymple幂函数形式波高衰减理论模型吻合较好,少数情况下波高衰减集中在植物群后半部分,与上述理论模型并不一致。在植物淹没度等于0.4条件下,植物群沿程波高出现较多壅高现象,且相对壅高值随入射波高的增大而减小;植物群的规则波透射系数变化情况与入射波周期、相对波高、植物淹没度以及植物分布密度等因素相关。当入射波周期等于1.0 s时,透射系数随相对波高的增大而减小,周期大于1.0 s时,透射系数随相对波高的增大出现较强的波动性。本文提出了规则波透射系数与水动力因素及植物因素之间的关系式,得到了近岸簇状沉水植物群消浪特性的基本认识,为采用近岸植物消波护岸提供一定的理论依据。

双薄壁墩刚构矮塔斜拉桥地震时程响应分析

为了研究双薄壁墩墩高和壁厚组合的厚高比对双薄壁墩矮塔刚构斜拉桥地震反应的影响,以甘肃天水国际陆港市政道路工程渭河五号桥(75+126+75)m连续刚构矮塔斜拉桥为研究对象,依托Midas Civil软件建立全桥空间有限元分析模型,利用非线性时程分析法,对5种不同工况组合的厚高比形式下的建模结构的地震响应进行对比。结果表明,墩高相比壁厚更能影响墩顶纵向弯矩,厚高比越大,对纵向弯矩的贡献值越小。各厚高比的塔身最高处索鞍横向剪力小于最低处索鞍横向剪力,工况厚高比越大,墩顶横向剪力越小。塔墩梁固结附近的横向剪力明显大于其他各关键位置的横向剪力。除主跨跨中位置处竖向外移需要注意外,梁端竖向位移突出,由于刚构斜拉桥的特殊性,在实际工程中应在此种结构的边墩处设置合适的减隔震装置或支座以减小地震响应影响。

大型低温储罐晃动波高计算方法分析与对比

从长周期地震加速度反应谱、地震位移反应谱与阻尼比等方面对不同标准体系低温储罐设计标准中晃动波高计算方法进行了分析对比,得出在同等地震动参数条件下按国内标准计算的低温储罐晃动波高计算值远大于欧美标准。分析主要原因为国内长周期地震加速度反应谱值较高且不符合地震反应谱统计特征。提出了以下几点建议:继续搜集实测长周期地震动参数,优化现有标准长周期地震加速度反应谱;优化应与现有地震加速度反应谱的短中周期段进行有效衔接;以可靠长周期地震动位移作为输入,考虑流固耦合下的时程分析,获得较为真实的液面晃动波高;晃动波高计算时可引入抗震重要度系数;进一步明确晃动波高的液位计算基准以及各设防水准下罐壁自由高度的控制值;详细分析计算液体晃动部分对罐体以及土建基础的倾覆力矩作用。

大跨钢板拱型屋盖结构设计中参数选取及实例

通过对拱型结构设计中的参数选取进行分析比较，提出了直齿大跨钢板拱结构屋盖设计时的经济、安全设计参数。

高宽比及应力波扰动对砂岩块体超低摩擦影响试验研究

为揭示层状岩体在应力波扰动作用下岩块尺寸对超低摩擦型冲击地压影响机制,以沈阳红阳三矿顶板砂岩块体为研究对象,将5个块体上下依次叠放置于自主研制块系岩体超低摩擦试验装置加载腔内,始终以中间块体为工作块体,用不同工作块体的高宽比H/H(0.8~2.0)模拟不同构造层次或同一构造层次不同破碎程度的岩体,通过对块系模型系统施加应力波扰动P(频率0~10 Hz、振幅0~1 MPa)模拟爆破、顶板断裂、集中开采等扰动作用,施加轴压F和水平冲击F分别模拟岩体上覆岩层压力和顶板断裂冲击作用,开展应力波扰动作用下高宽比不同的砂岩块体超低摩擦试验。以高宽比作为反映岩块尺寸的表征指标,以应力波扰动频率和振幅作为反映扰动作用的表征指标,以工作块体水平位移作为超低摩擦效应强度的表征指标,分析得到轴压、应力波扰动及水平冲击组合作用下高宽比及应力波扰动对砂岩工作块体的超低摩擦效应强度影响规律与能量演化特征。研究结果表明:应力波扰动、轴压及水平冲击作用一定时,工作块体水平位移随其高宽比增大而呈递减趋势,即越趋破碎的岩体在相同应力环境下产生超低摩擦效应强度越大;高宽比一定时,工作块体水平位移随应力波扰动频率增加呈先增后减变化、随应力波扰动振幅增加而增加;不同试验工况下,工作块体单位质量动能及功率谱密度最大值均随高宽比减小而逐渐增大,高宽比为0.8时工作块体所携带动能最大,超低摩擦效应强度相对较大。