极端波浪对海洋导管架平台的作用及其模型试验研究

通过极端波浪对海洋导管架平台作用力的模型试验,对极端波浪的作用进行了探讨。首先在常规波浪力计算公式的基础上,提出了极端波浪作用下的简易计算方法,并结合国外相应研究成果,提出了三个简易计算表达式;在对模型试验数据的分析基础上,给出了上述三个简易计算公式中的系数,从而得到极端波浪作用下的波浪力计算表达式。     

深水斜坡堤胸墙波浪力研究进展

总结了近年来在斜坡堤胸墙前波浪破碎形态、波浪作用分布、胸墙受力设计等方面研究的进展,分析了斜坡堤上胸墙波浪力的计算方法。已有研究工作表明,深水情况下斜坡堤胸墙波浪作用分布与传统的均布形式有差异,《海港水文规范》中关于斜坡堤胸墙波浪力的计算方法在深水中的适用性应进一步研究。     

深水斜坡堤胸墙波浪力计算方法研究

通过物理模型试验研究中国《海港水文规范》(JTJ213-98)中斜坡式防波堤顶部胸墙波浪力计算公式在深水情况下的适用性.试验测量4种不同水深波浪作用下斜坡堤顶部胸墙的波浪力和作用高度.通过对胸墙迎浪面的波浪压强分布、总水平作用力和波浪作用高度的试验结果与《海港水文规范》结果的对比分析,发现胸墙迎浪面的实测波压分布不同于规范采用的均匀分布;规范计算得到的总水平力和波浪作用高度均小于实测值.本文改进规范中斜坡堤胸墙波浪力计算方法,使其更适用于深水堤顶部胸墙受力计算.     

透空式水平板波浪总上托力试验研究

通过系列模型试验,对透空水平板下波浪总上托力进行了研究,结果表明：平板下最大总上托力并不与最大冲击压强同步发生。为此,依据试验结果对波浪总上托力产生机理和影响因素进行详细分析,提出透空水平板波浪最大总上托力的计算公式,试验结果表明,该公式与实验值有着较好的一致性。     

较深水导管架对接水下井口基盘的关键技术研究及工程应用

根据较深水油田开发方案的需要,油田采用井口基盘进行预钻井,然后安装导管架对接井口基盘,该方法可以有效缩短海上油田的开采投产期,加快投资回报速度,又降低了海上安装工程费用,节省油田总体开发成本。但深水导管架与水下井口基盘的对接安装精度要求高、难度大、风险高,如何安全、高效地开展导管架与水下井口基盘的对接技术,是深水区块所面临的重要课题之一。结合文昌19-1项目WHPC导管架的海上安装方案并通过理论分析,介绍了较深水导管架与水下井口基盘对接的关键技术。WHPC导管架海上对接安装的工程实践成功验证了导管架与水下井口基盘对接安装方案的可靠性,对后续类似深水项目具有一定的参考借鉴意义。     

斜向波浪作用下双层水平板式防波堤波浪荷载试验研究

In this study, systematic physical model tests were performed to investigate the wave forces on the twin-plate breakwater under irregular waves. Based on the experimental results, the effects of the relative plate width B/L,wave height Hs/D and incident angle θ0 on the wave forces were analyzed and discussed. The results showed that:(1) The envelopes of the total wave pressure were generally symmetrical along the direction of plate width under the incident angles(θ0) being 0°, 15°, 30°, 45° and 60°. In particular, the envelopes of wave pressure atθ0=30° were larger than all other cases.(2) The synchronous pressure distribution of the breakwater under oblique wave action was more complicated comparing to the normal incident waves.(3) Based on data analysis, an empirical formula was obtained to estimate the total vertical force of the twin-plate breakwater.This empirical formula can be a good reference for the design basis of engineering applications under specified wave conditions.     

深水平台二阶波浪力研究综述

回顾了近几年来深海平台二阶波浪力的研究成果。对几种典型深海平台结构二阶波浪力研究作了详细的阐述,包括理论分析、数值计算和实验验证等。最后指出目前该领域主要研究方向,作为进一步研究的参考。     

砂土中四筒导管架风机基础抗弯承载力研究

针对一种四筒导管架海上风机基础,基于有限元数值分析,通过建立砂土中不同筒径和筒高的四筒导管架基础有限元模型,研究砂土中单调弯矩荷载的作用下,筒径与筒高对导管架基础抗弯承载力的影响。分析结果表明:四筒导管架风机基础的抗弯承载力随着筒高或筒径的增加呈明显的增长趋势,相比于筒径的增加,筒高的增加对提高基础抗弯承载力更为有效;在极限弯矩荷载的作用下,基础旋转中心水平向位置受筒高的影响较大,但竖向位置受筒高和筒径的影响很小。     

海上风电倒Y形导管架筒型基础受力特性研究

以一6.7 MW风机为研究对象,提出了一种适用于30～50 m水深的海上风电倒Y形导管架筒型基础结构型式,采用三维精细有限元模型对结构的受力特性展开研究,包括结构的自振特性以及在随机风浪流荷载作用下的动力响应。研究结果表明,倒Y形导管架筒型基础采用“三腿变六腿”导管架的结构型式,能够更加有效的将上部荷载传递至下部筒型基础,具有较好的受力特性和传力体系;整机结构的前两阶自振频率均在风机允许运行的频率范围内;在50年一遇极端随机风浪流荷载作用下,整机结构的位移响应和应力响应,均可满足结构安全使用要求。     

考虑随机波浪载荷的导管架平台结构优化设计

研究海洋平台适应恶劣海况的设计理论,应用ANSYS软件对位于渤海湾的CII导管架海洋平台进行动力分析,得到CII平台基本动力学参数和在随机波浪载荷作用下的动力响应。CII平台是以管件为主的空间框架结构,将管件外径作为固定约束,以其壁厚作为设计变量,考虑刚度、强度和稳定性等约束条件,以结构的总重量为优化目标,对平台进行构件尺寸的优化设计,计算结果表明目标函数值比原设计减小4．33％,经济效益明显。此研究方法对近海导管架海洋平台的结构设计具有实际参考价值。     

不同浪向的波浪载荷作用下导管架平台主桩强度分析

以包括泥面以下桩基在内的所有杆件所构成的桁架式导管架平台为对象,首先通过数值模拟计算组成导管架平台的每一构件的波浪载荷,然后以有限元算法建立包含了平台桩基土反力等因素的导管架整体结构的力学模型,将计算所得波浪载荷施加到该有限元力学模型上,以此通过数值计算手段分析平台中包括泥面以下主桩在内所有杆件的最大应力分布以及桩基的位移特征,从而对平台在特定的波浪环境下的平台主桩的安全性问题进行观察。所提出的方法可为导管架平台在波浪环境下主桩的强度特征分析提供一种实用手段。     

规则波作用下透空格栅板式防波堤波浪力试验研究

透空格栅板式防波堤是一种新型防波堤结构,为了促进该结构在实际工程中的应用,论文通过模型试验研究其所受波浪点压力和波浪总力的特征。试验结果表明,在规则波作用下,下层水平格栅板所受波浪点压力较上层水平格栅板大,且防波堤中前端波浪点压力分布不规律;相对板宽B/L对该防波堤所受波浪总力的影响较大,相对板间距S/h对其整体稳定性的影响次之,而相对波高H/h主要影响该防波堤的垂向受力;此外,当上层水平格栅板与静水面齐平且孔隙率相对较大时,该防波堤所受波浪总力最小,对其整体稳定性最有利。     

弧形防波堤波浪力试验研究

在圆筒形防波堤和V形防波堤的基础上,结合离岸堤后形成V形和半圆形连续出现的韵律海岸的地貌平面形态特点,提出一种前墙为连续的半圆筒形防波堤形式。通过在波浪水槽内进行规则波物理模型试验,探究这一新型防波堤的波压力分布规律及波高、周期、水深等因素对波压力的影响。将试验结果与海港水文公式和合田良实公式计算的理论值对比分析,给出了以合田良实公式的折减系数来拟合新型弧形防波堤波浪总水平力的计算公式。结果表明:新型弧形防波堤上的波压力随波高、周期的增大而增大,其水平波浪总力比同等尺度直墙少10%左右。     

波浪滑翔机海上试验研究

介绍了“海鳐”波浪滑翔机 2019 年在南海中东部海域协同组网海上试验的情况,包括试验对象、 试验海区、试验步骤和试验数据分析。本次试验最大航程 3 069.3 km,连续航行时间 94 d。3 级海况下航速大于 1 kn,定点位置保持半径精度小于 150 m。经历多次台风考验,验证了波浪滑翔机在恶劣海况下的生存能力。 开展了多台波浪滑翔机的编队走航和定点位置保持试验,并且与国内相关单位的波浪滑翔机进行了性能比测。 本次海上试验为波浪滑翔机产品设计定型和示范应用奠定了基础。     

防振锤对深水导管架圆管风致涡激振动抑制研究

研究了阻尼防振锤对深水导管架圆管风致涡激振动的抑制。建立了防振锤动力学模型,分析了防振锤的动力学特性;将在建深水导管架圆管简化为固支梁,建立了结构有限元模型,通过瞬态分析计算了圆管的振动幅值;在圆管中部添加防振锤,分析了防振锤对圆管振动的抑制效果;进行了现场测试,对比了数值模拟和实际测试管道的振动响应。研究表明,文中设计的防振锤可以有效地抑制圆管的涡激共振;数值模拟结果与测试结果非常接近,验证了数值分析方法的有效性。     

极端波浪作用下海上施工栈桥承载性能评估

海上施工栈桥作为一种可以快速装配的施工辅助设施,在跨海大桥建设中得到广泛应用。为研究海上施工栈桥在极端波浪作用下的结构性能,基于波浪增量分析(IWA)理论,提出海上施工栈桥承载性能评估方法。以某在役海上施工栈桥为例,考虑杆件弹塑性和节点局部柔性建立结构非线性分析模型,评估了海上施工栈桥在不同方向极端波浪荷载作用下的结构承载性能及倒塌失效模式。研究表明,随着极端波高逐渐增大,栈桥依次出现首次屈服、塑性铰和倒塌起始三种非线性行为点,结构将依次经历正常使用、可以使用、临近倒塌和倒塌破坏四个承载性能状态;波浪入射方向对于海上施工栈桥的承载性能和倒塌失效模式影响较大;海上施工栈桥的主要薄弱部位位于钢管桩桩底及其与支撑框架下横撑相交的节点处,应在设计中重点关注。     

砂土中吸力式导管架基础沉贯试验研究

吸力式导管架基础具备高承载力、高施工效率、高环境友好度、低造价等特点,使用其作为海上风电底部支撑结构有利于产业的规模化发展,实现上述愿景的前提在于使筒型基础顺利安装以满足设计要求。基于此,在不同初始施加泵压下,对吸力式导管架的沉贯效率特征值、基础内外围渗流变化、筒裙端部土压力特点进行探究。通过抱桩器使吸力式导管架在吸力安装过程中仅具备竖向自由度,从而进行纯沉贯试验。结果表明：初始泵压2 kPa时沉贯效率特征值最高;沉贯过程中基础外围渗流水压小于基础内围渗流水压;筒裙外侧所受土压要大于筒壁内侧所受土压力。     

海上风电导管架灌浆原型试验研究

文章开展海上风电导管架灌浆原型试验,验证自主研发的材料、设备和工艺满足海上风电导管架灌浆施工技术要求。研究表明自主研发的UHPG海上风电导管架灌浆料具有大流动性、可泵送性好、高早强、超高强、高耐久性、无收缩和高抗疲劳等特点,适用于海上风电导管架与钢管桩基础之间灌浆连接。原型试验也验证了自主研发灌浆设备的功效和能力,测试和验证导管架水下灌浆施工工艺,测试封堵器的封堵效果。原型试验对指导海上风电导管架灌浆有重要意义。     

水下插桩定位系统在导管架吊装中的应用

针对海上导管架吊装水下插桩到海底已有钢管桩内的作业难点,通过使用高精度定位设备、罗经、姿态仪和无线网桥,组建集测量导管架位置、高程、方位和姿态于一体的三维定位系统,接入定位软件中,实现实时显示导管架的位置、高程、方位、姿态和导管架桩腿插尖分别距每个海底钢管桩的平面距离和垂直距离,用于指导导管架吊装作业。在广东阳江某海上风电项目中,将该定位系统应用于风机导管架吊装作业中,实现了数字化和可视化作业指导,快捷地完成吊装作业,对后续类似项目具有参考意义。     

地震作用下的导管架海洋平台结构动力优化设计研究

把导管架海洋平台看作钢框架结构，并把优化方法用于结构的抗震设计中；以结构的总重量最小为优化目标，导管的平均直径和壁厚作为设计变量，考虑强度、刚度和稳定等约束条件。通过渤海BZ28—1油田储油平台为例进行了计算，计算结果表明，此方法对海洋平台的设计具有一定的参考意义。