抛锚对海底管道影响的离心模型试验研究

锚击是影响海底管道安全运营的重要因素之一。采用天科院TK-C500土工离心机以及新开发的抛锚试验装置开展了抛锚离心模型试验,测量了海底管道的受力变化,分析了抛锚作业对浅埋海底管道的影响。试验结果表明,落距对管道弯矩的变化有着普遍性的影响,管道弯矩增量与落点的水平距离和管道埋深呈现明显的非线性特征。当12.3 t霍尔锚落在φ630管道正上方时,各种不同落距各种不同管道埋深工况,管道弯矩增量都远大于其塑性屈服弯矩,管道的安全运行已经受到了严重威胁。当落距小于3.5 m、水平距离大于1.4 m时和当落距增大到7 m、水平距离大于2.8 m时,管道弯矩增量不会超过塑性屈服弯矩;随着落距继续增大,锚落于管道一定范围内时,都将对管道安全运行产生严重威胁。

高延伸率锚索动态力学特性及工程应用

传统锚索延伸率低、抗冲击能力差,在强冲击载荷作用下易出现脆性破断失效,导致巷道出现冒顶、冲击地压事故等问题。基于此,自主开发了具有高强度、高延伸率及高抗冲击等特性的锚索,采用实验室试验、理论分析及现场试验等综合手段,分析了高延伸率锚索的静、动载力学性能,研究了高延伸率锚索化学成分、金相组织和夹杂物与普通锚索的差异,提出了高延伸率锚索支护吸能原理,并将高延伸率锚索在现场进行了应用。研究结果表明:静载作用下,高延伸率锚索抗拉强度为1790 MPa,最大力总延伸率8.1%,是普通锚索的1.61~2.25倍;动载作用下,高延伸率锚索钢丝不易散开,破断载荷与普通锚索基本相同,断后伸长率分别是锚索A、B、C的1.82倍、1.68倍和1.52倍,单位长度吸能量分别是锚索A、B、C的2.54倍、1.99倍和1.70倍,高延伸率锚索塑性变形能力更强,吸能能力更高。高延伸率锚索通过在冶炼和轧制工艺过程中控制有害化学元素和有益化学元素含量、细化金相组织及减少夹杂物尺寸和数量等方式提高了钢丝的塑性变形能力,进而提高锚索整体的抗冲击性能。高延伸率锚索在现场应用过程中经受了多次大能量冲击后,巷道支护效果良好,高延伸率锚索未出现破断,有效控制了巷道冲击破坏。

霍尔锚落锚贯入力峰值及相应深度的分析

针对霍尔锚在静水中的垂直落锚情况,通过理论分析和物理试验,分析锚质量、触地速度、海床土体强度,以及土体粒径等对霍尔锚贯入力峰值及相应贯入深度的影响。结果表明,贯入力峰值及其对应的贯入深度与锚质量和触地速度呈二次函数关系,与土体粒径呈指数函数关系,以此分别提出霍尔锚贯入力峰值及相应贯入深度的计算公式,为海底结构物强度的设计与防护提供技术支撑。

落锚贯入深度有限元模拟及与经验公式对比

为了在工程实际中更高效地制定兼具安全性与经济性的海底管道铺设方案,对落锚贯入深度进行研究。应用Abaqus建立多组底质及落锚条件下的有限元模型,基于耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)法进行落锚贯入的动力响应数值模拟,将有限元结果与现有试验数据及经验公式进行对比分析。有限元结果与试验数据整体吻合性良好,具有较强的参考性。与美国土木工程师协会(ASCE)及挪威船级社(DNV)规范中不同公式进行比较发现:在沙土摩擦角大、黏土不排水剪切强度大的条件下,有限元与公式结果吻合度更大;随落锚重量增大,公式结果较有限元结果保守度增加。

块石和混凝土排垫保护下海底管道落锚撞击变形响应研究

以往的海底管道落锚撞击防护数值模拟主要为单一保护层模型,这里则针对块石+混凝土排垫复合方案建立模型并开展防护性能研究。基于ABAQUS建立有限元数值模型,模拟了落锚、海底管道、海床土体、块石层和混凝土排垫组成的复杂系统相互作用,研究了管道壁厚、内压,落锚质量和撞击速度等因素对管道应变极值和管体凹陷变形的影响。与单纯块石层保护方案相比,采用的块石+混凝土排垫方案具有更优良的防护效果。研究结果表明:在撞击点处,管道的轴向应变和环向应变均达到最大值,且随着与撞击点距离的增加沿管道轴向逐渐减小;撞击结束后,管道上仍然残留一定的塑性应变。随着管道壁厚的增加,管道的最大应变和凹陷深度也随之减小;随着内压的增加,管道上最大拉伸应变变大,而最大压缩应变和凹陷深度减小。随着落锚速度或者质量的增加,管道上最大应变和凹痕深度均变大;在相同动能情况下,管道上的最大应变和凹陷值基本相同,也表明落锚动能是影响管道变形响应的控制因素。本文研究成果可为海底管道防护方案设计提供科学依据。

船舶锚泊作业对海底管道安全风险分析

船锚撞击、拖曳是海底管道遭受第三方破坏,导致海底管道发生泄漏,造成海洋环境污染、生产停滞等严重后果的主要因素之一。针对渤海湾水域水深较浅、航运密集度高的现实情况,建立落锚贯入深度的数学模型,采用耦合的欧拉-拉格朗日方法模拟计算方法,计算出船舶落锚后的贯入深度,提出渤海湾某海底管道埋设深度的安全值;根据落物漂移轨迹理论,计算落锚击中海底管道的概率,综合分析得出船舶落锚对该海底管道安全风险;通过计算拖锚时锚爪的入土深度和渤海水域拖锚的可能性,得出拖锚对海底管道安全风险。分析计算落锚、拖锚等船舶锚泊作业对海底管道产生的安全风险,对海底管道管理方、船舶方、海事部门共同保护海底管道具有一定的指导意义。

穿越航道的海底管道保护设计抗锚害分析研究

在穿越航道的海底管道保护设计中，锚害是影响管道安全性的关键问题。论文分析研究了落锚的冲击能量以及回填埋设对冲击能量的吸收能力，锚在海床土壤里的拖曳轨迹，锚--土壤--堆石层--管道交互作用下拖曳轨迹。通过实例计算，验证了管道在设计埋深下的安全性。研究成果将为管道埋深设计提供一定的理论指导，对于保证管道安全和降低成本具有重要意义。

基于CEL的船舶抛锚入泥深度分析

为了研究土壤不排水抗剪强度、落锚速度、锚尺寸及质量对船舶抛锚入泥深度的影响,基于耦合欧拉-拉格朗日方法建立了抛锚入泥深度数值分析模型。建模时采用八节点欧拉单元EC3D8R模拟土壤,采用八节点拉格朗日单元C3D8R模拟锚,并将其定义为约束于参考点的刚体;为减小边界效应对计算结果的影响,分别选取对应于8倍锚爪宽度与厚度及8倍锚杆高度的范围作为计算区域。模拟结果表明,抛锚入泥深度变化与土壤不排水抗剪强度增大成反比关系,且入泥深度变化幅值随不排水抗剪强度值的增大而逐渐变小;抛锚入泥深度变化率与锚质量变化率及土壤水平接触面积变化率的比值呈线性关系。

船舶抛锚过程中落锚贯入深度研究

落锚作业是船舶抛锚定位过程的第1个环节,在落锚过程中,船锚不仅可能直接撞击海底管线造成危害,而且船锚的贯入深度会影响拖锚的运动轨迹,从而间接影响海底结构物的运行安全,可见确定船舶落锚阶段船锚的最终贯入深度十分重要.为此,首先开展一系列小比尺落锚模型试验,分别研究在黏性土和无黏性土中船锚质量和落锚高度对霍尔锚和大抓力锚最终贯入深度的影响,发现贯入深度随船锚质量和落锚高度的增加而呈非线性增加,但增幅不断减缓.然后,结合小比尺模型试验,采用能量法和太沙基极限承载力公式拟合船锚贯入深度的计算公式,并确定式中的经验系数.另外,在小比尺模型试验的基础上,验证船舶落锚的数值模拟方法,并对原型船锚的贯入过程进行分析,讨论贯入过程中船锚姿态变化的过程和规律,以进一步揭示落锚贯入深度与船锚触底动能之间的关系.最后,开展现场船舶落锚试验,对比分析本文公式、Young公式、DNV坠物公式、DNV落管公式与现场实测数据之间的差异,发现试验结果和本文公式吻合良好,在验证本文公式正确性的同时阐明了其他理论算法的适用条件与局限性.

船舶深水抛锚方法分析

由于抛锚方案选择不当、抛锚方法应用不当等原因,极易出现抛锚安全问题,深水抛锚时容易出现出链速度太快刹不住而丢失锚链,深水起锚时由于出链太长容易出现锚机力量不够绞不起锚链而丢失锚链等事故。本文针对一起具体的深水抛锚丢锚事故,运用数理分析方法对船舶深水抛锚的动力学原理进行了分析,给出了2个极限水深的计算公式,对船舶深水安全抛锚提供了数理支持。

船舶抛锚作业锚机刹车最小临界水深计算

船舶抛锚过程中锚机刹车最小临界水深的准确计算一直是海船船长关注的问题。抛锚过程中,锚链不断地从锚链舱滑出,滑出的这部分锚链的质量在不断变化,是一个变质量系统,用牛顿经典力学定律很难准确计算出重力抛锚方式下,锚机刹车能保持有效控制的最小临界水深。运用密氏方程结合运动学原理进行计算的方法,可以获得比较可靠的计算结果。

自由下落抛锚时锚的运动数学模型

为研究锚下落速度的变化规律,求取最大下落速度,在对锚和锚链进行受力分析的基础上,推导出锚下落运动微分方程,并给出定解条件。通过模拟计算,直观显示锚下落速度的变化规律。进一步分析表明,锚机链轮的惯性阻力、锚入水冲击力及锚与锚链在水中的附加惯性阻力等仅延长锚到达最大速度的时间,对最大下落速度值的影响极小。锚的最大下落速度主要与锚和锚链的质量、二者在水中的阻力及锚链与锚链筒之间的摩擦阻力有关。

抛锚式教学模式在英美文学选读中的应用

“抛锚”式教学是建构主义教学的一部分,在英美文学教学中具有很好的效果。通过教师的“抛锚”,学生可以更好地理解、消化作品,并在作品的情境中把握作者意图,促进课堂的互动,从而有利于教师和学生更好地完成教学和学习任务。

新型穿航道海底管道防锚保护方案试验及应用

介绍穿越航道海底管道常用的防落锚保护方式及一种新型柔性防护垫,并对比这些保护方式的应用特点。针对某项目实例,提出单一及组合防锚保护方式,并对此开展落锚撞击物理试验。基于试验数据和设计规范,评估落锚对海底管道强度的影响,并根据校核结论给出海底管道最优防护方案,为工程设计及海上施工提供依据。

船舶抛起锚操纵运动数学模型研究

求解锚链对船舶的水平作用力时对悬链链型区分为自悬链和约束链两种情况并采用了不同的计算方法,计算锚的抓力系数时考虑了锚在海底移动距离、锚杆仰角、锚型、底质等因素,提出了锚在海底移动的运动方程。分别计算了锚的运动和船体的运动,运用MMG(Ship Manoeuvring Mathematical Model Group)模型,建立了比较符合抛起锚操纵实践的船舶抛起锚操纵运动数学模型。编制相应的软件进行仿真试验,试验结果和相关文献的结果一致。

隧道斜井施工钢丝绳断绳防坠安全系统设计

设计了一种隧道斜井施工断绳防坠安全系统,可应用于以钢绳为提升构件、具有刚性轨道斜巷的提升设备中。其特点是构造简单,造价低廉,实施方便,经济性好,可靠性高。

南水北调睢宁二站深基坑下拉锚式地连墙垂直度纠偏

对于工程项目,尤其大型工程,由于工程建设时间长,建设地质条件的复杂性,有时难免出现质量缺陷。如何科学合理的对隐蔽工程质量缺陷采取补救措施,或者进行有效纠偏,挽回工期、成本、质量、安全方面的损失,成为工程重要难题。深基坑下拉锚式地连墙因为属于临时工程,不属于主体工程,对于垂直度方面存在问题,可以采取措施进行偏差处理,以保证工程正常实施。本文以睢宁二站工程中深基坑下拉锚式地连墙垂直度纠偏为例,对国家大型工程中的支护偏差处理,有很大的借鉴作用。从实施效果各项指标统计、分析表明,达到甚至优于规范要求,取得了预期成效。

简析建构主义学习理论背景下教学方法的改革

建构主义教学理论被视为是对传统学习理论和教学理论的革命,是当代教育心理学的新进展。

两起丢锚事故探析

通过对两起抛起锚操作事故实例的原因分析,探讨正确的锚作业方法与应急措施,对船长、船舶驾驶人员有指导意义。

船舶抛锚坠底深度的计算方法研究

随着我国经济的快速发展和国际交往的愈发紧密,承担着通信、能源输送等功能的海底管线铺设越来越密集。与此同时,世界航运业的快速发展促进了船舶制造业的繁荣,大量船舶的抛锚作业对海底管线的损坏也日益惨重,并将带来惨痛的后果。文章将对船舶抛锚作业的坠底深度进行科学计算,从而对海底管线的安全埋深提供科学决策依据。