极端风浪下海上机场VLFS连接器载荷响应分析

为了研究浪向角、入射波频率和连接器刚度耦合变化对连接器载荷的影响,以刚模块柔性连接器(rigid module and flexible connector,简称RMFC)模型计算理论为基础,建立8模块海上机场超大浮体水动力模型进行数值模拟水槽实验,分别对连接器在规则波和不规则波下的载荷响应进行频域计算。选取6个连接器刚度条件,研究不同连接器刚度下连接器的载荷响应,在不同海况和连接器刚度条件下考虑0°,30°,45°,60°及90°浪向角的作用,连接器载荷响应幅值主要从纵向、横向及垂向3个方向进行比对。结果表明,同一方向上的载荷在浪向角45°和60°较为敏感,极端风浪耦合环境下,垂向载荷明显比其他两个方向载荷值大,连接器载荷值随刚度值增大而增大,在K5~K6之间呈大幅递增趋势。

能量桩换热性能及工程应用研究

为评估冬、夏季两种工况下能量桩换热性能,考虑其换热过程中的流固耦合现象,建立能量桩有限元模型,对其工作时的热量交换进行数值模拟。结果表明,能量桩的换热性能随运行时间的增加而减小并趋于稳定;其周围土体的受热影响范围均不断扩大并趋于稳定。冬、夏两季,能量桩换热性能随运行时间的变化规律相似;受入口水温与土体温差的影响,冬季的换热性能低于夏季。某商业综合体项目的应用结果表明,使用工程的桩基兼作能量桩具有可观的效益。

台风浪下海上机场VLFS动态响应与能量转换机理

超大浮式结构(very large floating structure,简称VLFS)是集空港和海港为一体的大型海上多功能浮式结构,现有研究大多关注规则波下刚性模块柔性连接模型的动力响应,忽略了台风浪极端环境下海上机场自身柔性引起的非线性振动特性。针对此问题,提出了一种新型多柔-刚性混合模块建模方法,采用Jonswap谱特征参数对台风“鲇鱼”过境实测海浪谱开展了精细化仿真模拟,分析了台风浪下海上机场VLFS整体和局部非线性动态响应特性,揭示了海上机场与环境荷载之间的能量转换机理。结果表明:海上机场多柔-刚性混合模块模型可以较好地反映此类VLFS结构动力响应特性;海上机场超长柔性及台风浪场不均匀性使其结构呈现显著非线性,位移、转角和水弹性变形分别以沿波向、绕展向和沿垂向为主,极值应力主要分布于撑杆附近;环境荷载能量和结构重力势能在初始阶段主要转换为系泊势能,稳定阶段则主要转换为结构动能和弹性势能。

台风-浪-流耦合作用超大浮体水弹性响应分析方法

海上机场超大浮体结构在台风等极端海洋环境下的动态响应准确预测是保障其安全性能的关键前提,其难点在于准确构建中/小尺度复杂流场与浮体结构的流固耦合计算模型。本文提出了一种基于中/小尺度嵌套的海上机场超大浮体水弹性响应分析方法,二次开发实现了台风-浪-流耦合模拟,分析了超强台风“莫兰蒂”途经海上机场超大浮体全过程台风-浪-流时空演变规律;采用中/小尺度流场嵌套技术计算水动力和气动力,代入结构动力学方程进行双向迭代解耦求解;通过算例分析了台风-浪-流耦合作用下浮体结构水弹性响应及影响机制。研究表明:本文提出的方法能够有效地预测此类极端环境下超大浮体结构水弹性响应。

地下连续墙锚碇基础在开挖过程中性能分析

虎门二桥泥州水道桥的基础为采用地下连续墙作支护结构的重力式锚碇,其底部嵌入泥岩。为掌握施工开挖过程中地下连续墙的受力与变形特点,对西锚碇的径向位移、竖向应变以及墙外土压力进行监测,并利用有限单元法对其施工过程进行数值模拟,将模拟结果与监测结果进行对比分析。结果表明:在开挖过程中,帽梁、内衬以及嵌入的岩体与地下连续墙的相互作用会引起墙体产生独特的变形特征;墙外土压力随深度呈R型分布。

海上风电结构过渡段灌浆体的疲劳性能研究

针对采用单桩基础的海上风电结构,建立风电结构整体有限元模型,研究其过渡段灌浆体疲劳性能。通过静力和动力数值模拟,结合疲劳累积分析理论,得到灌浆体疲劳危险节点的疲劳累积损伤度。分析灌浆体的厚度、外套筒的壁厚、桩体的壁厚、灌浆体的长度、露出桩的长度、塔筒的高度、风轮-机舱的质量、土体的剪切模量等结构设计参数对过渡段灌浆体疲劳性能的影响规律。结果表明:过渡段灌浆体下边缘的疲劳累积损伤度比上边缘大;灌浆体的长度约为1.5倍桩径时,灌浆体的损伤度最小;塔筒的高度、风轮-机舱的质量的变化对灌浆体的损伤度影响较大。

浅海风-浪-流-海床耦合场非定常时空演化规律及评价指标

浅海地区海床地貌与波浪场、海流场和风场之间存在很强的实时耦合作用,现有分析模型无法直接考虑海床的影响因素,更难以解释典型海床地貌与海浪、剪切流和梯度风耦合场的非定常演化机理.基于STAR-CCM+平台二次开发,构建了海底平原、海底斜坡、海槽和平坦地貌4种典型海床地貌条件下的浅海风-浪-流数值水池;提出多层质点速度耦合方法并建立了多层风-浪-流耦合模型,在初始时刻即实现了风-浪-流场解耦,对比分析了各海床地貌下波浪场、海流场和风场的时空演化规律;引入主成分分析法对各典型海床地貌下风-浪-流非定常效应进行评价,建立风-浪-流-海床耦合场全生命周期非定常评价指标.结果表明:多层风-浪-流耦合模型能更真实反映垂向风速和流速分布不均匀对波浪场的影响;海床地貌会导致波浪场在演变过程呈多阶段时程分布,其中平坦地貌、海底斜坡和海槽工况共分为波面激增、衰减和稳定阶段,海底平原工况分为外破波、内破波和爬坡阶段;海流场在演变过程呈多段式空间分布,海床导致海流场形成多涡积聚或多涡共存的现象;风-浪-流-海床耦合演化对风剖面指数产生放大作用,海床床面高度与风剖面系数成正比关系;平坦地貌、海底平原、海底斜坡和海槽的演化终期非定常评价指标分别为0.268、4.612、0.672和0.926.

嵌入软岩的地下连续墙锚碇基础承载特性研究

传统的重力式锚碇基础设计不考虑围护结构对基础承载力的贡献,而地下连续墙作为围护结构由于自身的结构特性,会在锚碇基础的承载时发挥一定作用。针对虎门二桥东锚碇基础,采用有限元方法分析了施加缆力前后锚碇基础的承载特性,并对地下连续墙在锚碇基础中荷载分担比和锚碇最大水平位移的影响因素进行了研究。结果表明,缆力的施加导致锚碇基础的水平剪力和弯矩均迅速增大并重新分布,地下连续墙始终承担了一定比例的荷载;施加缆力后,锚碇基础和地下连续墙的内力的峰值点或拐点均位于强风化软岩层与中风化软岩层分界面处,地下连续墙嵌入中风化软岩层的部分发挥了较大承载作用;地下连续墙的墙厚对地下连续墙在锚碇基础中的内力比影响最大;岩层弹性模量和地下连续墙的嵌岩深度对锚碇最大水平位移控制作用影响大。

珊瑚混凝土骨料-净浆界面区强度

采用纳米压痕和劈裂试验方法,研究了珊瑚骨料与水泥净浆界面试件在不同养护龄期的纳米压痕弹性模量、纳米压痕硬度、界面黏结劈拉强度、水泥净浆抗压强度和劈拉强度,以及它们之间的相关性.结果表明:与普通混凝土类似,珊瑚混凝土存在薄弱的界面过渡区(ITZ),内掺10%珊瑚微粉能够强化珊瑚骨料水泥净浆界面的宏观和纳米力学性能,界面黏结劈拉强度不仅与水泥净浆抗压强度、劈拉强度间存在显著线性关系,还与ITZ、水泥净浆基体的纳米力学性能有显著相关性.

碱式硫酸镁水泥珊瑚混凝土的抗压强度及其影响因素

本研究探究了水泥总量、珊瑚砂率、减水剂掺量对C30强度等级的碱式硫酸镁水泥珊瑚混凝土(BMSC-CAC)立方体抗压强度(f_(cu))的影响。研究结果表明:BMSC-CAC的f_(cu)值与水泥总量、萘系减水剂掺量和珊瑚砂率有关,水泥总量的影响最大,f_(cu)的变化幅度达到14.4%,当水泥总量为600kg/m^(3)、萘系减水剂掺量为3%、珊瑚砂率为40%时,其f_(cu)值能够达到35MPa。

民用运输机场智慧飞行区建设与运维技术

智慧飞行区是通过数字技术、物联网、传感器、人工智能等技术手段对机场内外环境、飞行器、跑道信息等要素进行实时感知、分析和管理,即飞行区实现智能化的监测和管理模式。

冻融循环后再生粗骨料混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究冻融循环对再生粗骨料混凝土梁受弯性能的影响,首先通过冻融循环试验研究不同冻融循环次数对再生粗骨料混凝土质量损失率、立方体抗压强度和相对动态弹性模量的影响;然后对经历不同冻融循环次数(0、25、50、75)的再生粗骨料混凝土梁进行受弯性能试验,研究了试件的破坏形态、开裂荷载和极限荷载、混凝土和钢筋应变、跨中挠度等。结果表明:冻融循环次数由0增加到25次时,再生混凝土的质量呈增加趋势,冻融循环超过25次后,再生混凝土的质量呈不断减小的趋势;抗压强度和相对动态弹性模量随着冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载随冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的极限挠度随冻融循环次数的增加呈现出不断减小的趋势。

不同珊瑚骨料对珊瑚混凝土力学性能的影响

研究了经冲刷的鹿角状珊瑚、轻质珊瑚礁和重质珊瑚礁作为粗骨料对珊瑚混凝土力学性能的影响。结果表明:鹿角状骨料对珊瑚混凝土立方体和棱柱体抗压强度的提高作用最显著,其次是重质珊瑚礁骨料,最后是轻质珊瑚礁骨料;珊瑚混凝土90d与28d立方体抗压强度具有正相关性,棱柱体抗压强度随立方体抗压强度增大而线性增大,与骨料种类无关;珊瑚混凝土棱柱体峰值应变随峰值应力增大而对数增大,应力–应变曲线方程以及棱柱体的受压破坏形态都不受珊瑚骨料种类的影响。