Dynamic Wave Pressures on Deeply Embedded Large Cylindrical Structures due to Random Waves

The response of dynamic wave pressures on structures would be more complicated and bring about new phenomena under the dynamic interaction between soil and structure. In order to better understand the response characteristics on deeply embedded large cylindrical structures under random waves, and accordingly to offer valuable findings for engineering, the authors designed wave flume experiments to investigate comparatively dynamic wave pressures on a single and on continuous cylinders with two different embedment depths in response to two wave spectra.The time histories of the water surface elevation and the corresponding dynamic wave pressures exerted on the cylinder were analyzed in the frequency domain. By calculating the transfer function and spectral density for dynamic wave pressures along the height and around the circumference of the cylinder, experimental results of the single cylinder were compared with the theoretical results based on the linear diffraction theory, and detailed comparisons were also carried out between the single and continuous cylinders. Some new findings and the corresponding analysis are reported in present paper. The investigation on continuous cylinders will be used in particular for reference in engineering applications because information is scarce on studying such kind of problem both analytically and experimentally.

大悬挑单框架柱膜结构埋入式组合型钢柱脚节点应用探究

以某高校工程为例,针对田径场看台悬挑跨度较大的单柱膜结构埋入式组合型钢柱脚节点展开应用分析,包括深化设计、工厂加工、定位柱脚底板、吊装主副支座、加固框架柱抱柱、浇筑混凝土以及底板灌浆等内容。得出结论:采用埋入式组合型钢柱脚节点可简单、高效、准确地在钢筋笼内安装组合型钢柱脚,不需要定位底板和地脚螺栓,不设置施工缝,一次性浇筑成型,可以保证结构承载力,节省人力和工期,避免后期开裂隐患,提高预埋件安装效率。

沉入式大直径圆筒码头稳定性计算方法研究

以工程应用为原则 ,研究沉入式大直径圆筒码头的分类及相应的设计理论与计算方法。根据大直径圆筒码头的工作原理 ,提出了大直径圆筒桩墙式码头的新概念 ,以及将沉入式大直径圆筒码头划分为大直径圆筒重力式码头和大直径圆筒桩墙式码头两种结构类型。建立了大直径圆筒桩墙式码头的稳定性计算方法。对于大直径圆筒重力式码头的稳定性验算 ,建议采用重力式码头的计算思路 ,但要合理考虑筒内外土体对结构稳定性的作用。通过数值计算 ,研究了结构特征参数对大直径圆筒桩墙式码头稳定性的影响。

大圆筒岸壁码头的量纲分析和离心模拟(英文)

认识土与沉入式无底大直径圆筒结构岸壁码头之间相互作用机制,对于它的安全和经济设计至关重要。基于量纲分析,首先研究确定了控制这种岸壁码头性状的无量纲项,然后,为研究这些无量纲项的相对重要性,设计了模型试验,并对试验结果分析解释。在所完成的离心模型试验中,就岸壁码头变形机制进行了观察,发现圆筒岸壁上部是偏离墙后土体向海侧倾斜,同时码头后场表面有沉降发生。离心试验结果的多元回归分析发现,圆筒岸壁的相对侧向位移对筒体前侧嵌入泥面以下的埋深比最为敏感,而侧向位移对圆筒的径高比的灵敏度不足前一因素的50%。相对来说,所测得的位移和土压力对筒壁的摩擦不很灵敏。对土压力结果的分析表明,作用于圆筒岸壁的侧向土压力可依据朗肯主动土压力理论,根据筒后土体的不排水强度进行预测。

港珠澳大桥东西人工岛深埋式大圆筒岛壁结构稳定与变位模拟

深埋式大直径钢圆筒是一种新型海工结构,目前尚未有公众一致认可的结构稳定性分析方法,严重阻碍了大直径钢圆筒结构在实际工程中的推广使用。为进一步完善新型结构的理论基础,研究结合港珠澳大桥人工岛工程实例,基于PLAXIS 3D分析平台,针对深埋式大直径钢圆筒岛壁结构开展三维弹塑性建模分析。研究结果表明:当大直径钢圆筒结构深埋于软黏土地基时,圆筒顶部水平位移相对较大,但其整体稳定性可以获得较大提升。数值模型计算分析的方法与基于OCDI的平面分析理论相结合,并通过实际工程案例中测量数据的验证,最终形成一套可靠的深埋式大直径钢圆筒抗剪抗滑稳定性计算方法和判别标准,并对钢圆筒结构用于港口水工建筑物的适用性提出了原则性建议。研究成果可为类似工程的设计与优化提供理论依据和参考实例。

大中型高桩码头不同类型桩基结构的应用与分析

基于若干高桩码头工程实践经验,结合国内高桩码头发展趋势,就大中型高桩码头工程应用较多的钢管桩、大管桩和PHC桩等桩基型式,根据工程实例进行桩基结构的技术和特点分析。

地下大断面薄钢结构地震响应的试验研究及数值分析

为明确地下大断面薄钢结构的安全实用性,进行1/16大断面薄钢结构的系列模型振动试验、实际规模结构的现场试验和有限元分析。在把握作用于模型的地震动土压力及结构的应变状况的基础上,对施工过程中结构的响应特性及土压力的变化等进行研究。明确地下大断面薄钢结构的地震及施工时的安全性,为今后大断面薄钢结构的设计、施工提供依据。

大高宽比核心筒超高层结构设计关键技术

大高宽比核心筒超高层结构具有整体刚度弱,横风向风振明显等特点。提出了此类结构从结构体系、结构构件以及围护构件几方面的解决方案。以某大高宽比核心筒超高层结构为例,结构高度为249.4m,其核心筒高宽比达到19.7。详述了结构的静力、动力特性,以及设计的关键点。通过风洞试验、弹性分析,表明结构的承载力可以满足设计要求,且刚度合理。通过动力弹塑性分析,验证结构在罕遇地震下的结构承载机制和塑性铰出现顺序。对于加强层和内埋型钢的混凝土核心筒进行了针对性设计,确保伸臂桁架和核心筒有效连接,通过加强层楼板应力分析,验证了结构平面刚度满足内筒与伸臂桁架的共同作用。阐述了矩形钢管混凝土外框柱及型钢梁的设计方法。通过上述分析总结,为类似项目提供参考。

深埋式薄壁圆筒结构在滩海地基中的受力特性数值模拟

建立三维有限元模型,分析深埋式薄壁圆筒结构在施工工况和使用工况下的结构变形位移、内力分布、基底应力分布、结构-土体间土压力分布,并对比分析了有限元计算结果及规范法计算结果。结果表明,有限元法计算出来的土压力中下段分布呈现"凸肚子"形状,与结构实际受力状态更加接近,有限元计算边界点沉降小于中心点沉降,与分层总和法的计算结果基本一致。

沉入式大圆筒码头结构稳定性的有限元分析方法

基于有限元软件ABAQUS建立分析沉入式大圆筒码头稳定性的三维弹塑性有限元模型,采用弹性模型模拟大圆筒结构,采用Coulomb-Mohr屈服准则建立土体的本构关系模型,在圆筒与土体之间设置接触面单元模拟圆筒与土体的滑移、张裂和闭合,接触面的切向采用库仑摩擦本构关系模型、法向采用硬接触的方式。通过定义沉入式大圆筒码头稳定性判别准则和加载系数,提出根据加载系数—位移曲线判别结构稳定性的方法。针对某沉入式大圆筒码头工程的结构方案,采用有限元法计算码头结构的稳定性,分析不同土性指标对码头结构稳定性的影响,计算结果表明采用有限元方法分析沉入式大圆筒码头结构的稳定性是可行的。

新型海上风电基础结构空间三维数值模拟研究

[目的]为迎对海上风电快速发展的趋势,亟需开发新型海上风电基础结构形式以满足大水深和深厚软基的设计需求。[方法]结合某海上风电工程基础设计为算例,以PLAXIS 3D大型有限元软件为平台,对一种新型大直径钢圆筒组合导管架风机基础结构进行空间三维弹塑性数值模型分析研究,采用合理可行的本构类型以及简化形式模拟风机基础的整体稳定性,考虑钢圆筒与土体之间的共同作用,分析风机基础的内力与位移;再用ANSYS软件建实体模型计算极限荷载工况下各构件的应力。[结果]研究结果表明:新型组合式风机基础内力和位移均可控,在理论上可适用于软基和深水区海上风电场建设。[结论]分析结果对今后新型海上风电基础结构的开发与研究具有一定的参考意义。

港珠澳大桥海中桥梁工程埋置式承台施工方案

港珠澳大桥海中非通航孔桥承台为埋置式(最大外形尺寸16m×12m),采用预制安装工艺,通过后浇混凝土与桩基连接。为克服桥址复杂的地质情况及自然条件,承台采用3种施工方案施工(大圆筒干法安装、分离式胶囊柔性止水、无内支撑结构双壁锁口钢套箱围堰),分别利用大圆筒、钢围堰和分离式胶囊止水结构(安装在承台和钢管桩结合处)、钢套箱围堰和封底混凝土创造干施工环境,进行墩台整体安装和后浇混凝土施工。大圆筒利用大型浮吊和八锤同步液压振动锤组进行海上打拔;分离式胶囊止水结构主要由环形托盘、内侧止水胶囊、顶面GINA止水带以及张拉收紧装置组成;双壁锁口钢套箱围堰采用分块拼装,整体下沉、整体拆除的工艺。从适用性、施工效果、便捷性及经济性等方面对比分析3种施工方案。实践表明,3种施工方案均能较好地克服恶劣海况的影响,有较好的适应性和施工效益,能在预定时间内完成承台施工。

插入式大圆筒岸壁结构设计的新思路

通过对几个已建工程的回顾,归纳了我国插入式大圆筒岸壁水工建筑物通常的设计思路,并结合前苏联(俄罗斯联邦)、日本、英国等国家的相关结构设计规范或标准以及格型钢板桩(管)岸壁结构的设计思路或计算方法,对插入式大圆筒岸壁结构的使用条件、设计思路进行了统计归纳和对比分析。在总结现有设计与施工技术经验的基础上,提出了插入式大圆筒岸壁结构的使用条件和结构设计的新思路,希望起到抛砖引玉之作用。

浅插法大直径钢圆筒在换砂振沉施工中的应用

大直径钢圆筒凭借其特有的优势被应用在大型人工岛护岸项目中.以某大型人工岛项目为例,针对浅插法大直径钢圆筒施工中遇到的一些实际问题进行方案比选.通过对振沉方法、纠偏方式、振沉顺序等技术方案的分析对比,总结出浅插法大直径钢圆筒在换砂基础中应用的主要工艺:点振法振沉工艺、起重船纠偏工艺和顺、跳打振沉顺序.

大圆筒码头设计简介

大直径无底、空心、簿壁圆筒结构作为一种新型水工结构型式，已在我国港口工程中得到应用。文中通过广州南沙经济开发区１～５万ｔ级码头工程实例，具体介绍了大圆筒码头的结构型式、结构设计及结构计算中的问题和处理原则。

直埋式大直径地脚螺栓的安装定位及应用研究

基于工程实例,对地脚螺栓锚板进行了改进。采用双层定位法对地脚螺栓锚板安装质量及精度进行控制,并结合工程特点,制定出便于操作、切实可行的加固方法,总结出直埋式大直径地脚螺栓预埋安装及质量控制措施,可为类似工程提供借鉴。

大水位差高桩梁板码头系靠船结构及前排桩基选型

以某综合码头为例,结合大水位差高桩梁板码头系靠船结构及前排桩基的选型,对其系靠船结构和前排桩基进行优化,提出了混凝土系靠船结构+PHC桩的新型高桩梁板码头结构形式,从结构受力、耐久性及经济性等方面与传统钢系靠船结构+钢管桩结构形式对比。结果表明:该新型码头结构受力明确、耐久性好,不仅降低了工程造价和使用期的维护费用,还有效地解决了钢结构易锈蚀等问题,为以后类似大水位差高桩梁板码头结构设计提供技术参考。

大尺寸结构钢胀筒压溃吸能的研究

通过元组件矩阵试验,获取半锥角、壁厚以及定径长等不同结构参数的大尺寸结构钢胀筒压溃吸能的准静态压缩性能数据,分析各个因素对吸能效果的影响。分析结果表明:压溃载荷呈随半锥角增大先减小后增大的趋势,随壁厚增加单调递增并趋于缓和,但对定径长因素变化不敏感。采用ABAQUS/Standard建立压溃吸能结构的有限元模型并进行仿真计算,将计算结果与试验结果进行对比。仿真结果表明:有限元模拟与试验结果基本吻合。利用ABAQUS/Explicit建立胀筒结构的动态压缩模型,其结果与静态压缩曲线一致。

大圆筒结构施工控制要点

针对大圆筒结构在无掩护条件下施工难的问题,从大圆筒直径大、采用换填工艺、结构要求百年防腐、采用多种方式进行稳定计算的特点以及施工海域风浪大、测量定位精度要求高等特点,首次采用12锤联动的施工工艺,总结了大圆筒结构焊接质量高、重防腐工厂化、监控全程化,水下基槽开挖精度高,施工步距合理,定期对筒体进行原型观测等施工要点。

大跨度屋面结构球铰支座的安装

由于钢结构质轻、高强、可塑和易连接的性质,使其成为大跨度结构的首选形式。2008年北京奥运会五大场馆的屋面均采用了钢结构。为了消除温度变形和安装允许误差的影响,对大跨度钢结构屋面在支座部位采用了滑动球铰支座。以五棵松篮球体育馆为例,介绍大跨度屋面结构球铰支座的安装方法,希望能对其他类似工程有借鉴意义。