黏性海床中固结桩式沉箱的垂向抗拔能力

随着海洋工程的日益大型化、深水化,巫需发展新型的水下基础建设方法。本文介绍了一种结合了吸力式沉箱与海工固结锚技术的固结桩式沉箱,描述了其结构与工作原理,并在试验室内开展了一系列的垂向上拔试验,观测分析了灌浆量及桩管长度对抗拔力的影响。试验表明,固结材料与桩管底部四周土体结合所形成的次生固结体大大增加了抗剪面积,固结桩式沉箱的抗拔能力较吸力式沉箱有显著提升;沉箱的灌浆量宜取1/20M_(s)(M_(s)为沉箱内能容纳的土体质量);短粗沉箱的最大抗拔力在桩管长度为1.5H(H为沉箱的高度)时出现拐点,细长沉箱的最大抗拔力拐点出现在桩管长度1.5H~2H区间。固结桩式沉箱的抓重比较传统沉箱更高,施工便捷,具有良好的工程应用前景。

拱桥施工缆索吊系统桩式地锚数值模拟分析

文章以山岭重丘区地带某钢管混凝土拱桥缆索系统桩式地锚为例,介绍了地锚结构设计方案,同时利用FLAC3D有限元程序对该地锚及周边土体施工历程中的力学行为进行了研究。结果表明:在确定性结果分析下,地锚及周边土体最大变形均在1 mm左右,且应力均较小,地锚结构满足使用要求;考虑岩土参数变异的不确定性分析,地锚结构变形<1.2 mm的可靠度为100%,地锚结构设计具有良好的可靠性。

基于RANS方程的桩式U-OWC装置波浪荷载分析

使用OpenFOAM建立基于雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型的三维数值水槽,对桩式U-OWC装置在不同周期和波高的正向入射规则波作用下的受力情况进行分析。首先将数模结果与物理试验结果进行对比验证校核,然后通过数值模拟对装置的受力情况进行了分析,分别研究了作用在装置上作用力和倾覆力矩特点,装置上作用力和倾覆力矩随周期和波高的变化情况,以及装置稳定性极小状态。研究表明,装置所受到波向力、垂向力相比侧向力数值较大,对倾覆力矩起决定性作用。对装置上作用力和倾覆力矩进行无量纲分析,进一步发现在测试工况范围内,装置所受到的3个方向作用力中侧向力随周期变化不明显,明确了装置前的波浪爬高对装置波浪荷载和力矩的影响,并针对U-OWC模型特点和具体工况应用一个波浪爬高经验公式,获得了较好效果。

桩式护岸在复式河道断面设计中的应用研究

苏南区域河道工程受征地拆迁等影响多采用下坡上墙式复式断面,局部受限区域采用桩式护岸。现有桩式护岸墙前计算假定多以矩形断面为主,复式断面梯形区域难以有效量化,从河道常用设计断面出发,采用二维有限元的方式对复式断面与矩形断面进行模拟分析,从而为复式河道断面中桩式护岸的计算提供依据,节约了工程建设成本,具有重要的推广意义与价值。

板桩式坞墙结构的计算分析

板桩式坞墙是一种常见的坞墙结构形式,多用于地基承载力较低的干船坞工程。与板桩码头类似,其主体结构分为前墙、拉锚结构、后墙等几部分,但在底板结构、荷载受力上又有其特殊的地方。结合板桩式坞墙的施工工序,分工况进行计算分析,找出适用于板桩式坞墙结构的计算模式,为其他相似工程提供参考。

海上风机多桩式支撑结构动力学特性

为获取多桩式支撑结构动力学特性,以某型3 MW海上风机四桩式支撑结构为研究对象,建立考虑桩土相互作用的支撑结构有限元模型,开展多桩式支撑结构动力学分析。计算支撑结构前6阶固有频率和振型并进行共振复核,结果表明:支撑结构在工作中不会发生共振。分析关键设计参数对支撑结构1阶固有频率的影响规律,结果表明:1阶固有频率随塔顶质量、塔筒高度的增大而减少,随基础结构各构件直径和壁厚的增大而增加;设计参数在±5%变化范围内,塔筒高度变化对1阶固有频率影响最大,水平横撑直径和壁厚变化对1阶固有频率几乎无影响。

渤海海域单柱三桩式海上风电结构冰激振动分析

针对渤海某区域以单柱三桩式结构为支撑的海上风电系统进行了冰激振动分析。首先模拟风电结构具有显著动力特性差异的主-从式结构特征,根据工程场址海域冰情条件,设置了合理的海冰分析工况,随后依据概化冰力函数确定作用于风电基础结构上的动冰力时程,开展全时域瞬态动力分析。通过对计算结果的详尽分析,选定表征冰与风电结构相互作用进程的综合控制因子Ic,建立基于综合控制因子的冰振事件区划及其出现概率的预判方法。相关方法将为渤海海域风电工程结构冰激振动问题的预判与评估提供参考。

桩式离岸堤保滩促淤工程消浪效果试验研究

在上海奉贤南门港保滩促淤工程中 ,采用了一种新型结构型式———桩式离岸堤 ,并通过物理模型试验进行了桩式离岸堤消浪效果研究。针对离岸堤通常建于近岸浅水区破波带的特点 ,重点研究水深、堤高以及堤身结构对波浪衰减的影响 ,同时对桩式离岸堤堤后水域的波浪底流速进行了分析探讨。研究结果表明 ,桩式离岸堤不仅具有良好的消浪效果 ,而且可在较大范围内改变波态 ,即由引起水体剧烈紊动的破波转变为浅水推进波 ,从而有效地改善海滩上的动力条件 ,保护海滩免受侵蚀 。

桩式丁坝局部冲刷深度试验研究

针对桩式丁坝局部冲刷特性及其最大冲刷深度,在总结前人研究的基础上,进行了桩式丁坝清水冲刷动床试验.试验中挑角范围在30—135°之间,透水率范围在0—40%之间,通过试验分析了其冲刷坑形态,冲刷深度影响因素和机理.研究结果表明:桩式丁坝局部冲刷坑呈"V"形槽状,最低点位于桩根附近,整个冲刷槽最大冲刷深度位于坝头,由绕坝水流所导致.冲刷深度随河宽缩窄率增大而增大,随透水率增大而减小,正挑时丁坝的冲深最大,同时还与Fr和床沙级配有关.最后,通过量纲分析建立了非淹没桩式丁坝局部最大冲刷深度的计算公式,该式将桩式丁坝冲刷深度与其影响因素直接联系起来,能够定量反映其影响规律,其计算结果与试验数据符合良好,可为实际工程设计提供参考依据.

涌潮河口桩式丁坝的护滩保塘效果分析

针对以散抛块石为材料的传统堆石丁坝基础较浅,处于低潮位上下时散抛块石在涌潮动力作用下往往出现冲散、滚失、沉落,招致丁坝损毁的情况。本文提出了一种桩式丁坝型式,该桩式丁坝除基础深、整体性好外,水上和水下部分的坝头,做成适合流势接近流线的体型,从而可改善邻近丁坝头的流场,减小滩地与近坝头河床的冲刷。本文通过现场观测,分析了桩式丁坝的护滩保塘效果,探究丁坝护滩保塘的机理。分析表明,桩式丁坝可减轻“兜潮”现象,能直接抵御最大涌潮动力的作用,有效地减弱涌潮对坝基的淘刷,削减坝头及丁坝上游侧的局部冲刷强度,较好地解决了丁坝坝身周围局部冲刷坑的问题,大大增强了坝身结构稳定性。与传统的堆石丁坝比较,桩式丁坝具有设计合理、施工简易、便于维护检修等特点,可在各类河道整治、海塘保护等工程中应用。

桩式丁坝护滩保塘效果研究

钱塘江涌潮在低潮位时的大流速具有很大的挟沙能力,会淘刷海塘基础前的近塘滩地,降低海塘建筑物的稳定性,甚至损毁堤塘.护塘低丁坝群可改变涌潮传播规律,分散涌潮对建筑物的作用力,从而减轻近塘滩地淘刷,提高海塘的整体和局部稳定性.传统的堆石丁坝由于基础较浅,且以散抛块石为基础,处低潮位时在涌潮动力持续打击、猛烈震动作用下易招致丁坝损毁破坏.本文提出了一种新颖的丁坝型式,并从现场观测资料分析、实体模型试验和机理分析三个方面,分析桩式丁坝的护滩保塘效果,并从潮流过坝的水力特性角度,探究丁坝护塘的机理.与传统的堆石丁坝比较,桩式丁坝具有设计合理、施工简易、坝体内无内压力、便于维护检修等一系列优点.可广泛应用于各类河道整治、海塘保护等工程中.

正挑桩式丁坝壅水特性及其冲刷深度计算模式理论

桩式丁坝是一种新型河工建筑物。针对其区域水流特性及局部冲刷,通过理论分析,并结合试验验证,分析了其局部水头损失机理,得出了正挑桩式丁坝壅水高度的计算公式,建立了坝头水流的叠加模式和坝轴断面的流速分布式,导出了其局部最大冲刷深度的理论计算公式。所建立的壅水高度和最大冲刷深度计算公式具有清晰的数学模式和明确的物理意义,并得到了室内试验的验证,可为工程设计提供技术依据。

强潮河口桩式丁坝减冲促淤效果研究

钱塘江涌潮气势雄伟,世界闻名,但对海塘具有很大的破坏力。该文提出了一种新颖的丁坝型式———桩式丁坝,从现场观测资料对比、实体模型试验和机理分析三个方面,分析桩式丁坝的减冲促淤效果,探究丁坝护滩保塘的机理。与堆石丁坝比较,桩式丁坝具有设计合理、施工简易、坝体内无内压力、有效地减轻了局部冲刷、便于维护检修等一系列优点。桩式丁坝可广泛应用于各类河道整治、海塘保护等工程中。

桩式透水丁坝冲淤特性研究

桩式透水丁坝具有结构简单稳定,施工机械化程度高,运行安全可靠等优点,目前在国内外的实际工程中均有推广应用。针对桩式透水丁坝的透水率、挑角等设计参数进行动床模型试验,运用Surfer 8.0软件绘制了河床地形图,分析了丁坝附近河床形态与冲淤特性,结果表明：①Surfer 8.0软件可以再现河床冲淤地形面貌,清晰直观;②桩式透水丁坝坝基轴线上会出现横向冲槽,威胁丁坝安全,工程设计中应对基础进行加固;③透水率和挑角对河床冲淤特性影响较大,推荐透水率为20%-30%,推荐挑角为45°-90°。

泥沙对海上风力机单桩式塔架的作用分析

研究单桩式圆锥形塔架在随机风载荷、波浪载荷及泥沙的非线性约束作用下的动力响应与动力特性的数值模拟方法;探讨泥沙对单桩塔架的动力响应与特性的影响。应用分布的非线性弹簧模拟桩土相互作用,分析作用于单桩塔架上的泥沙载荷;运用线性波理论模拟不规则波浪,通过有限元方法建立塔架结构动力方程,由Morison方程计算波浪载荷。以某兆瓦级海上风力机塔架为例,研究泥沙与塔架相互作用下的土弹簧刚度沿泥沙深度的变化,考察不同参数泥沙对塔架模态和动力响应的影响。算例分析表明,泥沙变形的非线性特性对风力机的作用不可忽略,改变泥沙参数会引起塔架的动力特性和响应的变化。研究对于近海风力机流固耦合及整机动力特性的分析具有重要参考价值。

桩式托换柱基纠偏与顶升工程实例

本文介绍了陕西省西北橡胶厂露天跨柱基,采用桩式托换进行地基加固、柱基纠偏与顶升施工方法和效果。通过84根预压桩、14根柱基纠偏和15根柱基顶升成果分析表明:基础受力性能好、加固效果可靠,柱基纠偏与顶升是成功的。据试桩资料分析,提出确定预压桩单桩容许承载力方法,并进行了探讨。文中最后根据对比试验给出压桩阻力与间歇时间及桩顶向上反力与回弹经验关系,这对地基加固后增加安全储备和控制建筑物不产生新的沉降,有实际意义。

桩式丁坝在山区中小河流治理中的适用性探讨

基于调研和室内试验,研究水流经过桩式丁坝后的流态及其冲淤特性,并考虑中小河流治理中对整治建筑物的要求,分析了桩式丁坝的适用性。研究认为:由于坝身具有透水性,对主流及行洪影响较小,抗冲性较好;坝后水流平缓,淤积程度亦较小,有利于水生动物生长繁殖;可通过灵活调节透水率达到不同的治理目标;筑坝材料可就地取材,降低造价。桩式丁坝在中小河流治理中有着较好的适用性,可满足防洪、生态、环境、节约等综合治理要求,具有良好的应用前景。

钢筋混凝土桩式地锚构造及计算理论

对缆索吊装架桥设备中地锚的受力、施工等方面进行了分析。针对吊重较大，索力倾角偏大，在一定的土体地质条件下，提出桩式钢筋混凝土地锚的结构形式及设计计算方法。

基于分项系数法的板桩式坞墙稳定性设计

目前现行的JTS 190—2018《船厂水工工程设计规范》规定板桩式坞墙稳定性按照JTS 167—2018《码头结构设计规范》中有关板桩码头的相关条文进行验算,但板桩码头的水压力比坞墙小,直接采用板桩码头“踢脚”稳定性验算的分项系数表达式和分项系数取值是否合理有待研究。通过校准按旧规范JTJ 252—1987《干船坞设计规范(水工结构)》设计的板桩式坞墙稳定性的可靠度,得出板桩式坞墙“踢脚”稳定性的目标可靠指标,并确定按现行规范设计时的坞墙稳定性可靠指标。结果表明,板桩式坞墙“踢脚”稳定性的目标可靠指标应取4.0,而按现行规范设计时的可靠指标均值略大于4.0,故现行规范中分项系数的取值是合理的。