辽东湾孤立桩柱上冰力的概率分布

根据水文气象资料求出了辽东湾四个测站的平整冰厚、平整冰抗压强度,进而在选用合理冰力计算公式的基础上,计算了辽东湾海区孤立桩柱上的年极值冰力,并确定了冰力的概率分布模式:年极值冰力不拒绝威布尔、正态、对数正态和极值Ⅰ型分布.又根据冰力模型试验资料得到了孤立桩柱上冰力的短期分布规律:不拒绝极值Ⅰ型分布.     

作用于并列双桩桩列上的波流力

本文通过实验研究测定了双桩并列时在不规则波和水流共同作用下在不同桩距条件下桩柱所受的正向力与横向力,分析了正向力、横向力及其合力的时域及频域特性,给出了正向力、横向力和合力群桩系数随相对桩距和KC_p数的变化规律.文中还探讨了双桩并列时合力值及其方向与单桩合力值和方向的比较.     

波浪作用于垂直桩柱上的横向力

海上钻井采油平台第海工建筑物多数支承在钢质或钢筋混凝土桩柱上,通常,桩柱除受到与波向平行的正向力作用外,还存在着横向力(升力).不少中外学者对水流(包括振荡流)和规则波作用于杆件的升力问题曾做过大量工作,Sarpkaya[1]测量了简谐振荡流中杆件上的升力,并对他人的工作做了很好的小结.     

多向不规则波作用下九桩群桩效应试验研究

小尺度群桩应用广泛,一直是学者研究的重点,小尺度有别于大尺度桩柱,由于桩柱周围存在漩涡的脱落,使得受力特性复杂。以往的研究过程中,波浪主要采用单向不规则波浪,并且试验模型多以两桩或三桩组成的群桩结构为主,桩数相对较少。多向不规则波与群桩结构的作用特点有别于单向不规则波且研究较少。通过物理模型试验,针对多向不规则波对于9桩桩排群桩结构的作用进行了研究。首先综合考虑KC1/3数和相对桩径的影响,提出以参数KCLD 1/3数来衡量群桩的效应,并分析了正向力与横向力随着参数KCLD 1/3数和相对桩距的变化关系,研究了群桩中不同桩位桩柱波浪力的变化规律和方向分布宽度对于群桩波浪力的影响。研究结果表明,群桩中各桩的正向力随着方向分布标准差的增大而减小,而横向力在相对桩距较大时随着方向分布标准差的增大而增大,同时群桩中不同位置桩上的波浪力具有较大的差异。     

海冰与孤立桩相互作用的数值模拟

本文用数值方法模拟孤立桩与冰原冰相互作用过程中,冰的非开裂挤压脆性破坏过程和孤立桩的受力过程.设定冰原冰晶体是柱状结构,晶粒直径大小均匀,晶体主轴分布在水平方向上,符合均匀随机分布,冰体内等温、等盐、等厚,并且是在水中做匀速直线运动的半无限连续体.文中的孤立桩柱是一个大口径、固定且无振动的刚体,采用多点多单元计算的方法,使孤立桩外壳壳体局部受力,冰原冰碰撞作用部分局部受力破碎,从而计算孤立桩柱总受力.文中通过1990年2月8日渤海辽东湾冰区内JZ20-2-1平台桩柱腿受冰力的实测时间历程曲线,对由文中提供模型模拟计算的孤立桩受力过程时间历程曲线进行对比,结果两者吻合较好.     

桩柱上波浪力的概率分布

本文试验研究了规则波和不规则波作用下,桩柱上正向力和横向力的瞬时值分布和峰值分布。给出了分布参数随KC数变化的规律。     

海洋结构物小尺度桩柱的水动力系数研究与进展

本文主要归纳了基于Morison方程求解小尺度桩柱的水动力系数方面的研究成果。分别从单桩柱和群桩两个方面对水动力系数的研究成果,包括纯波、波流混合、横向力、直立桩柱、倾斜桩柱、复杂结构桩柱、粗糙度等进行了阐述,给出了在波流条件下水动力系数的变化规律;归纳了当前水动力系数的求解方法;介绍了在水动力系数的物模实验、数值仿真以及实验数据处理方法上的研究进展,并提出了相关研究的建议。     

不规则波作用于双桩桩列上的横向力

实验研究了双桩并列和串列时不规则波浪作用于各桩上的横向力(同步测定了正向力);分析研究了横向力的时域特性和频域特性,给出了各桩的升力系数和横向力群桩系数随相对桩距和KC数的变化规律,还探讨了横向力和正向力的合力与正向力之比以及合力系数的变化规律。     

渤海导管架平台桩柱冰压力随机过程模型及其参数确定

首先分析了冰压力随机过程的特征及其产生机理,从而按冰的破坏形式将冰压力随机过程分为挤压破坏过程、屈曲破坏过程和弯曲破坏过程.从渤海海冰对平合桩柱作用大量实测冰压力曲线中选取37条典型的冰挤压破坏时程曲线,经谱分析确定了相应冰压力随机过程的谱密度及其谱参数;进一步经统计分析,建立了谱参数与冰厚的关系;在此基础上,建立了绕圆桩柱的冰压力随机场模型,并利用大量实测数据,经统计回归分析,确定了场函数的具体表达形式,由此用冰压力随机场可以容易地确定圆桩柱的总冰压力随机过程及其谱密度.     

小波浪高雷诺数时垂直桩柱的波流力

本文在0.45×105≤Re≤5.5×105,2.94≤KC≤7.85的范围内实验研究了作用于垂直桩柱上的波浪力,比较了阻力系数和惯性力系数在不同雷诺数区域之中的异同,分析了桩柱升力的频率特性,给出了考虑桩柱振动影响在内的桩柱阻力及升力自功率谱的数学表达式.     

不规则波和流作用于圆柱上的正向力及横向力

本文研究了垂直圆柱体在稳定流与不规则波共同作用下的受力问题,给出了适用于这一流场下KC数的定义.本文利用Morison方程分析桩柱在不规则波和流共存场中受力的计算,给出了速度力系数C_d、惯性力系数C_m及横向力系数(C_L)_max及(C_L)_1/3随KC数的变化情况.本文还探讨了波流联合作用下横向力与合力特征值和正向力特征值的关系.     

多桩锥体海洋平台结构冰荷载遮蔽效应离散元分析

在海冰与多桩锥体海洋平台结构的相互作用中,平台结构总冰力在海冰流向和桩腿方位的影响下呈现出显著的遮蔽效应。采用具有粘结-破碎效应的离散元方法,基于GPU并行的高性能计算,对不同冰向下锥体海洋平台结构的冰荷载进行了数值分析,确定了不同冰向下平台结构各桩腿的冰力衰减系数并分析了总冰力的遮蔽效应。最后,对自由边界影响下多桩平台结构冰荷载遮蔽效应的产生机理进行了讨论。本文工作可为多桩腿平台结构的冰荷载特性、冰激结构振动以及冰区结构设计提供参考。     

波浪和水流对孤立桩柱共同作用力的计算

当波与流同向共存时,作用在孤立桩柱上的力将显著增加.例如,作用在某石油码头桩柱上的波-流力.将比无流时的波力增加2-3倍,可见,在海洋工程荷载计算中,必须正确考虑流的影响.     

桩排间冰力的掩蔽效应

国内外尚无人对冰力掩蔽效应进行专门研究。通过低温冰工程实验室内的冰力模型试验,研究了多桩柱结构在不同位置时桩柱间对冰力的掩蔽效应,探索了冰力掩蔽效应的机理和规律,得到了不同冰厚、不同桩柱直径、不同冰攻角、桩柱间不同位置时的冰力掩蔽系数。研究结果可供工程应用。     

流体动力干扰对桩柱矩阵阵列波浪力的影响

随着超大型海洋结构物的设计和研究日益受到重视,研究多物体之间的流体动力干扰特性显得十分必要。用波动源在截面周线上分布的方法,就垂直桩柱间三维流体动力干扰对波浪力的影响进行了系统的研究,不仅可得到单行柱列的流体动力干扰力学机理的新特性,而且对多行桩柱阵列的研究也取得了若干新的发现：多行柱柱阵列的遮蔽作用强于单行的;无论是单行还是多行柱列,其流体动力干扰特性存在一个十分敏感的来波频域,在此区域内,力的幅值会大大超过其他频域的受力,而且桩柱阵列与交错阵列的力学特性也有所不同。这对超大型海洋结构物的设计有着重要的指导意义。     

浅水破碎波对直立圆柱作用力的试验研究

分析了桩柱破波力的构成特性,认为破碎波与桩柱作用过程中在不完全绕流区将出现由于附连质量迅速变化引起的冲击力和柱前后波面高度差引起的附加压差力;影响破碎波对直立圆柱作用力的因素应该包括确定破波特性的水底坡度i、入射深水波陡H_0/L_0及代表圆柱对破波作用影响的相对柱径D/H_0。通过从i=1/100到1/15五种底坡上桩柱破波力的系统试验,探索了桩柱破波力的作用特性,归纳了计算桩柱破波力的经验公式。     

海上风力发电机三桩基础波流力的计算

考虑了波浪在水流中的变形,计算了波流共存场中海上风力发电机三柱基础的受力.应用离散涡法,求解了不可压缩粘性流体的水平二维涡量-流函数Navier-Stokes方程,模拟了不同桩位布置对波流场的影响.以及各桩受力和三桩基础总力的随布置方式不同的变化.     

考虑桩土作用独桩海洋平台横向振动特性研究

采用动Winkler弹性地基梁模型模拟桩土问动力相互作用，并考虑了流体与桩问相互作用，通过组合成层土中、水中桩单元的刚度阵，推得了独桩海洋平台连续系统横向振动的动刚度阵及在波浪力作用下平台甲板处的频率响应函数，进而求得了在确定性波浪力及随机波浪力作用下桩身任意点的位移响应。最后，通过算例研究和分析了在随机波浪力作用下成层土参数、甲板上重量及冲刷淘深等因素对平台振动响应的影响。     

大直径单桩风机基础冰荷载模型试验研究

针对渤海某海域以单桩结构为支撑的海上风电系统,对大直径直立桩风机基础进行了一系列静冰载荷模型试验研究。首先,针对目标海域海冰调研结果确定多个冰速工况,对3 MW及4 MW装机功率对应的两种不同直径的单桩基础开展静冰载荷模型试验;随后在试验现象及试验结果的分析中重点关注了冰排在大直径结构前的破坏模式及破坏特点;最终,通过对比模型试验冰力极值试验结果与多规范冰载荷计算结果,确定大直径直立桩静冰载荷计算规范的合理选择,并根据试验结果对直立桩静冰载荷计算方法进行了经验参数修正。得出的相关结论可为渤海海域大直径单桩式风机基础冰载荷的工程估算提供参考。     

波群对垂直桩柱的作用力

在波浪槽中进行了具有不同群因子和连长的随机波群对三种直径的桩柱作用力的实验研究,指出波浪峰力的比值不随波群的连长变化,而随波群因子的增加而增大。由于桩柱是一非线性系统,作用力的群团子大于波浪的群因子,其连长小于波浪的连长。波浪峰力的比值不仅随KC数的增加而增大,还随波群因子GF的增加而增大。