开敞外海混合浪条件下打桩船施工窗口

开敞外海海域常以多峰谱混合浪条件为主,其中的长周期涌浪成分对打桩船施工影响极大。文章提出一套取得逐3小时后报波浪数据、采用多谱叠加的混合浪表达方法、基于频域和时域联合计算方法对某打桩船可作业窗口的计算流程。以浙江南部海域某海上风电场打桩船高桩承台施工为背景,对历年平均可施工窗口比例进行计算,计算结果表明打桩船可施工窗口比例具有很强的季节性,可由此制定相应的施工策略,以尽可能多地沉桩施工。同时,对2020年第4季度可施工窗口比例的计算显示此季度的各月可施工窗口比例远小于该月的历年平均值,说明2020年第4季度的波浪条件较历史同期更为恶劣。最后,对基于等效单峰波浪谱和三峰波浪谱条件下的某打桩船可作业窗口比例进行了对比,发现基于等效单峰谱所计算出的可作业窗口比例远高于三峰谱条件下计算出的结果。该结果表明,若在施工方案制定阶段未能充分辨识多峰谱波浪中的长周期涌浪成分,将可能对施工窗口比例的估算带来严重的影响。

基于时-频域联合计算的打桩船施工作业窗口计算

提出一种基于时-频域联合计算方法的打桩船横摇和抱桩器处垂荡运动幅值分析方法,以及打桩船作业可行性评价流程和方法。该方法能避免在时域下进行极为耗时的浮体动力学方程求解,克服全频域计算中对高斯谱型的依赖,可应用在开敞外海多峰谱型波浪条件下的计算中。通过对比发现,采用时-频域联合计算的船舶运动响应与全时域计算结果较为接近,证明采用时-频域联合计算方法计算船舶3个垂向自由度的运动时,忽略非线性的悬链线系泊系统是可行的。此外,采用基于时-频域联合计算和基于加权平均的打桩船作业可行性判定方法对目标海域的各月理论可施工窗口比例进行计算。