新型桶式基础防波堤单桶桶壁土压力数值分析

对于软土地基上的新型桶式基础防波堤,其稳定性分析的关键是桶壁土压力分析。根据实际工程,通过数值模拟,分析了不同荷载水平、不同荷载作用点高度、不同土质状况下桶壁土压力的分布规律。分析发现,不同情况下的软土地基新型桶式基础防波堤,桶壁土压力分布区域可分为海侧圆弧端主动土压力区、两侧直壁端静止土压力区及陆侧圆弧端被动土压力区。经与理论计算的Rankine主动、被动土压力和静止土压力的对比分析发现,海侧主动区的土压力与陆侧被动区土压力分别介于主动土压力与静止土压力、静止土压力与被动土压力之间,两侧直壁端的桶壁土压力与静止土压力比较接近。在两端圆弧段,桶壁土压力沿深度分段线性分布,且单宽桶壁土压力合力与荷载水平呈线性关系。当荷载作用点的高度发生变化时,桶壁土压力的分布规律相类似。基于桶壁土压力的分布形式,提出了桶壁土压力的简化计算方法,为计算桶体稳定性带来方便。

新型桶式基础防波堤下沉分析及其对稳定性的影响

鉴于新型桶式基础防波堤下沉过程的复杂性,单纯少量的下沉监测并不能全面、细致地反映这一过程。通过对桶体的简化处理,借鉴静压桩的下沉模拟方法,采用ABAQUS有限元软件对桶体的下沉挤土效应进行了模拟分析。通过分析发现,受桶体下沉影响,桶壁附近土体主要受到了桶壁水平挤压作用、紧靠桶壁的竖向挤压及摩擦作用及两桶壁之间盖板的竖向挤压作用。受几种作用的影响,桶壁附近的土体变形可分为紧靠桶壁的下沉区域、离桶壁稍远范围内的相对隆起区及两桶壁之间顶部的下压变形区,而且土体的这些变形决定了桶壁附近土体复杂的应力变化。在挤土效应模拟的基础上,进一步分析了考虑挤土效应对桶体稳定性的影响,挤土效应可增加桶体的稳定性。

新型桶式基础防波堤桶体阻力分析

包括桶壁、隔墙摩阻力和桶底端阻力的桶体阻力是维持桶体稳定性的一个重要因素。外侧桶壁摩阻力与桶土相对位移及接触状态有关,内侧桶壁和隔墙摩阻力与桶土相对位移有关,桶底端阻力与桶土接触状态有关。波浪荷载作用下,海侧上部的外侧桶壁与土体脱离,下部产生相对土体的向上位移,陆侧桶壁则相反;海侧内侧桶壁与隔墙产生相对桶内土体的向上位移,陆侧则相反;海侧桶体底部与土体脱离,陆侧则挤压土体。波浪荷载作用下,在绕桶体转动中心发生向上位移的迎浪侧,随荷载水平增加,桶壁与隔墙摩阻力由桶体自重作用下的正摩阻力减小变为负摩阻力,桶底端阻力则减小直至为零;在绕桶体转动中心发生向下位移的背浪侧,桶体阻力在桶体自重的基础上增加。

新型倒T式防波堤结构长期变形特性预测方法

新型倒T式防波堤结构是可供深水环境软土地基选用的一种新型港工结构型式。深水环境中结构所受波浪力、水流力等长期循环荷载作用显著,但其长期变形特性尚不清楚。为探讨该类结构长期变形特性,基于波浪等循环荷载长期作用下软黏土变形与循环次数之间相互关系同静荷载作用下土体蠕变与时间之间相互关系类似的特性,借鉴蠕变理论,采用幂指数函数拟合饱和软黏土循环三轴试验结果,结果显示二者吻合较好,说明基于蠕变理论采用幂指数函数预测饱和软黏土长期变形的方法是可行的。进一步,利用ABAQUS二次开发平台Creep子程序实现了这一方法的有限元计算手段,建立了预测饱和软黏土长期变形的有限元实用简化计算方法。最后,采用该方法探讨了新型倒T式防波堤结构的长期变形特性。

新型反弧形面防波堤消浪效果的试验研究

通过在波浪水槽中进行物理模型试验,研究相对半径、波陡、水深以及开孔率对新型反弧形面防波堤消浪效果的影响,以评价这种新型防波堤的消能效果。研究结果表明:反弧形防波堤的反射系数随相对半径的增大而减少,随波陡的变化则较为复杂;而防波堤的透射系数则变化较小并且维持较低数值;在不开孔时,反弧形防波堤在低水位的消浪效果较好,开孔后,在高水位时的消浪效果要好。

采用拟静力法的新型桶式基础防波堤结构稳定性分析

三维情况下,桶体稳定性是一个复杂的空间结构与土相互作用的问题。结合工程实例,建立了三维新型桶式基础防波堤有限元模型,对其稳定性进行分析。从而,动力作用下桶体结构位移与目前静力计算的结果相差较大,针对这个问题,分析提出等效拟静力法,通过与动力作用后相等的孔压等效成与之对应的静荷载,然后计算桶体位移。该方法的关键是找出桶体前端底部土体孔压与静荷载之间的关系,同时找出此处土体孔压与动荷载之间的关系,从而建立静荷载与动荷载之间的关系。经数值模拟与试验对比,结果证明所提的等效拟静力法比较合理。在模拟与分析原型桶体基础上,进一步分析了不同尺度及不同荷载作用点高度时,桶体前端底部土体孔压与静荷载之间的近似直线关系。

沉入式新型桶式防波堤抗倾滑移定性计算

作为一种轻型直壁式防波堤结构,在波浪荷载作用下,新型桶式防波堤抗滑移稳定性是这种桶式基础结构稳定性计算的重要部分,由于这种桶体结构的复杂性,规范中尚未提出针对这种新型结构的抗滑稳定性计算方法.假设沉入较深土层的桶式防波堤极限状态下的抗滑稳定性主要由桶壁土压力、桶底土剪力、桶土自重维持,桶与土体看作一个整体,其工作原理与重力式挡土墙类似,在波浪荷载作用下桶体绕转动中心转动,陆侧桶壁为被动区域,海侧桶壁为主动区域.假定极限状态下桶体两端顶部分别达到被动土压力状态、主动土压力状态,同时在桶体底部土体剪力也达到极限状态.基于上述假设,通过解析的方式,建立了考虑桶体转动影响的三维桶式防波堤抗滑稳定性计算方法.

3D打印技术在水运工程建设中的应用

介绍了3D建筑打印的发展情况、优势及技术原理,探讨了3D打印技术在水运工程建设中的应用设想,指出3D打印技术在混凝土工程、新型防波堤建造等方面具有巨大的发展潜力,但目前在各方面仍有待深入发展。