大直径钢筒圆度异常区快速检测方法

大直径钢筒在制作、运输、安装及运行时均可能因某些原因导致其出现一个或多个圆度异常区,以至于不满足设备验收和运行的相关要求。目前,针对大直径钢筒圆度异常的检测方法均较为复杂,并不适合快速检出。为此,本文基于三坐标测量原理,结合高精度全站仪的非接触自动测量模式,并采用Matlab编制了自动搜索程序,提出了大直径钢筒圆度异常区的快速检测方法。通过AutoCAD算例模拟和现场实测,结果表明,该检测方法不仅速度快,且可通过增加测点密度实现大幅提高检出精度,为后续修复和改进工作提供准确数据。

港珠澳大桥西人工岛大直径钢圆筒实测土压力研究

依托港珠澳大桥西人工岛大直径钢圆筒成岛工程,对实际工作状态的大直径钢圆筒土压力进行监测,填补了大直径钢圆筒受力实测数据的空白。通过工程实测大直径钢圆筒土压力,客观地反映了钢圆筒工作状态下的土压力分布形式和分布规律。通过理论计算钢圆筒的主动土压力、静止土压力和被动土压力与实测数据对比,得到了典型钢圆筒的工作状态是稳定的。实测结果为大直径钢圆筒的稳定计算和施工提供了可靠的基础数据。

深中通道西人工岛大直径钢圆筒实测土压力研究

插入式大直径钢圆筒快速成岛技术是近年来国内快速发展的一项新兴技术。依托深中通道西人工岛工程,通过在筒身布设土压力计,对钢圆筒在成岛过程中各个工序下的受力状况进行监测,数据客观地反映了钢圆筒工作状态下的土压力分布形式和分布规律;对比分析钢圆筒主动、静止和被动土压力的理论计算值,可判断其工作状态及稳定性,为类似工程项目设计和施工提供参考。

渤海通航区海床下防护系统设计方案及关键技术

考虑通航和水下设备安全,海床下浅水水下生产系统开发模式是通航区油气资源开发的唯一有效途径,而海床下防护系统是该类水下生产系统正常工作的基本保障。以渤海通航区某油田水下开发方案为例,针对湿式和干式、基槽开挖和钢圆筒支护、多井口和单井口等多种防护系统方案开展研究,综合技术可行性、经济性及对海洋环境的影响等,提出了一体化钢圆筒湿式防护系统方案,并对方案所涉的岩土设计、钢圆筒结构设计、槽口密封、安全预警、设备安装等核心技术开展了研究。结果表明:钢圆筒结构可振沉至设计深度且具备一定安全储备,基坑稳定性亦满足规范要求;考虑钻井船插桩产生的挤土力和抛锚荷载,所设计的钢圆筒筒体和顶盖结构均满足强度和刚度要求;钢性补板结构+橡胶密封的槽口密封方案,可有效避免钢圆筒外部海床土体进入钢圆筒内部,满足工程密封需求;所研发的安全预警系统,可实现监测数据的实时采集及整理。此外,提出了一体化钢圆筒水下防护系统安装方案,解决了钢圆筒振沉和水下生产系统电液飞线的连接等难题。海床下水下防护系统总体设计方案和关键技术的提出与形成,为渤海通航区油气资源的开发提供了有效解决方案。

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。

大直径钢圆筒变形特性分析

大直径钢圆筒已在国内外港口、跨海桥梁等工程中应用,但对于大直径钢圆筒的变形特性认识依然不足。基于国家科技支撑计划项目依托工程——港珠澳大桥东人工岛岛壁结构-钢圆筒的深层水平位移实测资料,结合数值模拟,对大直径钢圆筒变形特性进行探讨。实测资料和数值模拟结果表明:钢圆筒结构随着筒内土体固结程度,其变形特性近似于重力式结构。

大直径钢圆筒多锤联动振沉设备及工艺

随着海外市场的不断拓展,水文地质条件复杂的海外水工项目越来越多。以委内瑞拉卡贝略港防波堤工程为例,通过大直径钢圆筒振沉设备比选分析,确定了多锤联动振沉方案。探讨了大圆筒定位下沉过程中的测量及监测系统,确定了大圆筒振动下沉停锤标准。通过分析夹持大圆筒、大圆筒拆封、大圆筒起吊、定位、下沉及纠偏等过程中的施工要点及难点,形成了成套的大直径钢圆筒多锤联动振沉施工工艺。文中的研究成果可为复杂水文地质条件下的插入式大直径钢圆筒振沉施工提供参考。

浅水油气田开发水下干式采油装置

针对我国浅水海域敏感区、航道等受限区域的油气田难以实现经济有效开发的问题,借鉴港口工程行业成熟的大直径钢圆筒技术,结合常规水下干式舱及常规油田处理工艺技术,开展水下干式采油装置技术研究并形成方案,其投资较常规水下生产系统显著降低,可进一步提高受限油气田开发的经济收益,对推动浅水受限油气田开发具有重要意义。

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。

基于三维离散元的大直径钢圆筒下沉侧摩阻力

基于三维离散元方法(DEM),采用颗粒流程序(PFC3D)对大直径钢圆筒在砂土中的贯入过程进行了数值模拟分析。分别建立了基于离心机原理的缩尺模型和调整细观参数的足尺模型,分析了圆筒贯入过程中的侧壁摩阻力分布以及土颗粒间的接触关系。将数值结果与理论值、相关试验现象进行对比,验证了离散元模型的有效性。通过进一步的参数分析,研究了不同细观参数对侧摩阻力的影响。研究发现:与桩的贯入机制不同,大直径钢圆筒下沉过程中几乎没有土塞效应;内侧摩阻力接近总侧摩阻力的一半,侧摩阻力均存在侧阻疲劳效应;与缩尺模型相比,调整细观参数的足尺模型有更高的计算效率;细观参数与宏观反应存在密切联系。

8.8 m液压支架设计与制造关键技术研究

针对8.8 m大采高液压支架大缸径立柱材料空白,现有加工制造装备等难以满足用户要求的现状,在架型设计、支架中心距确定、立柱缸径选定与制造、高强钢材料开发与焊接工艺研究等方面进行研究,最终确定了ZY26000/40/88D架型,支架中心距达到2.4 m,立柱缸径φ600 mm,并形成了优选的加工制造工艺,有效保证了产品品质,与钢厂合作开发了ZMJ06高强钢材料,屈服强度达到890MPa,有效减小了支架质量,整架质量控制在100 t以内。目前8.8 m液压支架已经顺利通过了国家实验室型式试验检测,效果良好,为下一步批量生产做好了技术储备。

港珠澳大桥快速人工建岛施工关键技术

根据港珠澳大桥东人工岛大直径钢圆筒和钢副格相结合的快速成岛施工工艺,详细介绍了快速人工建岛施工技术在工程中的应用。东人工岛成岛施工采用八锤联动液压振动锤将大直径钢圆筒插入海底不透水土层,形成人工岛体外轮廓,然后在钢圆筒及钢圆筒构成的岛体内吹填砂土,并采用塑料排水板联合堆载预压、水上挤密砂桩等工艺对岛体内外的软土层进行地基处理,最终形成稳定的岛体结构。快速人工建岛施工工艺的成功运用实现了深海大型人工岛的快速成型、规模化作业和环保施工,为外海海洋资源开发提供了可靠的工程保障。

广州番禺南沙蒲洲海堤护岸工程大直径钢圆筒振动下沉设备及工艺的研究与应用

本文以广州番禺南沙蒲洲海堤护岸工程为例,介绍了大直径钢圆筒的新结构、振沉钢圆筒的新设备和多台液压振动锤同步振沉的新工艺,可供类似工程参考。

DSM法硬土层辅助贯入施工技术的研发与应用

提出了一种DSM法硬土层辅助贯入施工技术,可用于大直径薄壁钢圆筒在硬土层中振沉施工。从施工参数、质量控制、工艺验证以及施工效率等环节介绍了该技术实施要点,可对水下硬土层进行高精度差别处理。该技术已用于深中通道西人工岛钢圆筒振沉施工和快速成岛,具有先进性、创造性、环保性以及实用性的优点,可为外海大型人工岛工程建设提供技术参考。

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.

大直径钢圆筒竖直海运技术研究与应用

某跨海大桥工程主体采用桥隧结合方案,隧道两端设置海中人工岛,采用大直径钢圆筒作为岛壁结构。钢圆筒在上海某生产基地生产制造,距筑岛施工现场800 n mile,运输船装载钢圆筒航行4 d时间抵达。利用Ansys软件对钢圆筒和运输船进行整体有限元建模,参考相关规范校核钢圆筒强度和运输船甲板强度,分析大直径钢圆筒竖直海运的可行性。经过15个航次的运输,将120个钢圆筒顺利运输至施工现场,这种运输方式能够大大缩短钢圆筒交付时间,具有显著的经济效益。

限高条件下格型钢板桩大圆筒现场组拼工艺

港珠澳大桥香港人工岛岛壁采用格型钢板桩大圆筒结构,为了解决施工区域限高、水浅、地质条件差、区域狭小等施工难题,大圆筒主格施工采用了1/4大圆筒预拼、分组振沉工艺,该工艺主要包括基地预拼、水上运输、现场组拼合龙、分组振沉等。通过特殊工装支架、专用起重船、钢板桩弧形吊梁的研制,保证了85只格型钢板桩大圆筒的顺利组拼。实践证明该组拼工艺是成功的,尤其适用于大型起重船不能进入的区域,如水深较浅的潮间带、机场附近的航空限高区域。

大直径钢圆筒吊装方案解析

介绍了采用门式起重机和浮式起重机两种起重设备吊装钢圆筒的方案,以满足钢圆筒在不同工况下的吊装需求,并通过有限元分析软件Ansys对吊装过程中受力模拟分析,计算出吊耳受力情况及钢圆筒吊装变形量。方案在实施过程中不断完善并取得了很好的质量改进和顺利吊装,对今后类似结构具有很好的借鉴意义。

填海造岛超大直径薄壁钢圆筒制作技术

超大型钢圆筒结构植入海底建造人工造岛围堰,具有开挖少、稳定好、工期快、环保优等优点,是未来人工造岛趋势之一。通过对超大直径(30 m)薄壁钢圆筒结构制作方案的分析比较以及难点分析,详细介绍钢圆筒的制造总体工艺路线设计,形成车间分片单元和外场拼装合龙的工种合理化、工序模块化、作业流水化生产,同时设计工装胎架、布置吊点吊具,有效控制变形,保证了产品质量。