海上重力式建筑物基底的渗压荷载

本文研究了怎样应用有限元方法求解在波浪场作用下海底三维渗流对海上重力式建筑物的作用荷载。提出了符合问题物理意义的H₀1(Kr)、exp(Kz)及H₀1(Kr)exp(Kz)等衰减类型的无限元的应用,采用有限元和无限元对整个渗流域进行数值模拟,在已知波浪场的情况下,求解建筑物底面上的渗流作用力。本文的结果表明,海上大型重力式建筑物基底上的渗压荷载是一项不容忽视的设计荷载。欲全面地考虑海洋建筑物的环境条件及完善与之相适应的设计条件,就必须考虑建筑物底部的渗流作用问题。     

分析海洋重力式建筑物地基位移反应的拟静力方法

随机波浪荷载下海洋重力式建筑物的位移反应,是工程设计中考虑的一个重要因素,基于对我国某海砂所进行的循环三轴试验成果的分析和研究,文中通过建立起一个考虑了不同初始固结应力状态及不同振次效应的土的综合归一化数学模型,提出了一个分析计算重力式海洋建筑物地基位移反应的拟静力方法.与一般的动力分析方法相比较,这一方法具有简捷方便之特点,文中最后还通过一重力式海洋平台地基位移反应分析的具体算例,表明了文中建议方法的实用性.     

关于近海重力式建筑物地基液化势分析的若干考虑

本文阐述了近海重力式建筑物地基在风浪荷载作用下的特性,以及相应的一些考虑。鉴于目前判断土体液化势的应力分析法存在着某些缺点,以及为便于研究复杂的振动问题,文中介绍了笔者曾建议的能量分析法。由于作用在地基上的荷载为随机过程,故文中亦探讨了根据砂土在常幅谐振下的液化势,来估计随机振动下液化势的方法。对于排水条件较好和振动时间较长的情况来说,考虑孔隙水压力在振动期及其后的消散和再分布很为重要。因为事实上在这些情况下,孔隙水压力的消散与再分布很可能阻止地基的液化。     

复合加载下考虑接触作用的地基承载特性数值分析

港口、海洋工程结构物基础一般处于复合加载状态,其极限承载力通常采用近来引入的极限荷载图进行评价.对位于地基表面的重力式海洋基础,需要考虑基础与地基间的接触特性对极限承载力的影响.以大型通用有限元软件ABAQUS为计算平台,建立了复合加载模式的地基极限承载力数值分析方法;针对饱和黏土地基上的表面基础,利用在ABAQUS平台上开发的接触计算模块,模拟基础与地基间竖向可分离、切向完全粘结的接触作用;进而基于建立的分析方法,进行系统的有限元计算,分析地基的破坏模式随荷载条件的变化,给出地基的极限荷载包络图,并与经典承载力计算公式结果进行对比.研究结果表明,经典承载力计算公式低估了三维荷载条件下的地基极限承载力,有限元计算模型及数值分析方法,可以较好地分析研究地基的失稳机理及承载力特性,并可考虑基础与地基不同的接触条件对破坏模式及组合极限承载力的影响.     

基于锚杆体系的重力式海上风电基础结构受力特性分析

文章以某风电场项目为背景,应用预应力锚杆对传统重力式海上风电基础结构进行优化,组成一种基于锚杆体系的重力式海上风电基础型式。采用ABAQUS软件对锚杆重力式基础结构进行受力分析,研究在正常工况和极端工况两种荷载条件下,结构的位移、应力变化情况以及地基的破坏形式。结果表明,预应力锚杆结构能够有效减小重力式海上风电基础在正常和极端受力工况下的水平位移、转角和沉降量,同时改变地基的破坏形式,有效提升结构的整体稳定性,该结构可为今后重力式海上风电基础的应用优化发展提供一定的参考。     

海底管线沉降量计算方法的理论研究与试验验证

根据极限平衡和极限分析方法,首先建立了软土地基土体上海底管线的极限承载力计算公式.当地基处于极限状态时,基础作用于地基的全部荷载应等于该地基土体的承载能力,根据这一关系式可以推导出海底管线沉降量的计算公式.最后通过对试验结果的分析,证实所采用的计算方法是可行的.     

水下挤密砂桩加固海上风电重力式基础地基研究展望

文章针对软土层厚度10m 左右下伏基岩的地层结构,从控制海上风机垂直度和经济性角度论述水下挤密砂桩加固重力式风电基础地基的优势,分析水下挤密砂桩加固黏性土及砂性土地基的机理。结合风电实例工程,依据最不利荷载组合对水下挤密砂桩复合地基承载力、稳定性和沉降进行了详细计算,并提出了保证重力式基础不均匀沉降的措施。结果表明:采用水下挤密砂桩复合地基加固软弱土层可以满足重力式基础承载力及不均匀沉降的要求。     

重力式海洋平台沉箱的断裂分析

研究重力式海洋平台沉箱的表面裂纹最大深度,通过考虑沉箱有一个内表面裂纹,将问题简化为无裂纹重力式平台问题和带裂纹矩形板问题的叠加,应用有限元方法对重力式海洋平台无裂纹情形进行了静力分析,得到了与裂纹位置对应处的环向拉应力。计算裂纹矩形板的应力强度因子,得到海洋环境荷载下沉箱内表面裂纹的最大深度为0.066 8m,计算结果可供海洋平台的设计参考。     

淤泥质软基上建造重力式码头实例

本文介绍一个建在淤泥质软基上的重力式方块码头的成功实例.着重从施工角度叙述在淤泥质软基上建重力式码头在设计合理的情况下,施工过程中的施工措施使设计达到实现的重要性。从理论角度分析了软弱地基上建重力式码头的可能性,且从本工程的成功得到了证实。但要强调的是其适用范围应限于有限深度的淤泥质软基和中小型码头。     

复合加载模式作用下地基承载性能数值分析

确定竖向荷载(V)、水平荷载(H)和力矩(M)共同作用下建筑物地基的破坏模式及在荷载空间(H,V,M)中的破坏包络面是地基设计中的关键问题。为提高Swipe试验方法计算精度,提出了改进方案,进而利用有限元方法分析了复合加载模式作用下均质粘性土地基上条形基础的破坏包络面。计算表明,基于改进Swipe试验方法的数值模拟结果明显好于常规Swipe试验方法。针对海洋工程中实际复合加载模式的特点,探讨了竖向荷载分量V对地基破坏模式和H-M荷载平面上的破坏包络线的影响,结果表明竖向荷载分量显著地改变了地基的破坏模式及包络线的形状。     

复合加载下桶形基础循环承载性能数值分析

作为一种新型基础形式,吸力式桶形基础除了承受海洋平台结构及自身重量等竖向荷载的长期作用之外,往往还遭受波浪等所产生的水平荷载及其力矩等其它荷载分量的瞬时或循环作用。对复合加载模式下软土地基中桶形基础及其结构的循环承载性能尚缺乏合理的分析与计算方法。应用Andersen等对重力式平台基础及地基所建议的分析方法,基于软黏土的循环强度概念,在大型通用有限元分析软件ABAQUS平台上,通过二次开发,将软土的循环强度与Mises屈服准则结合,针对吸力式桶形基础,基于拟静力分析建立了复合加载模式下循环承载性能的计算模型,并与复合加载作用下极限承载性能进行了对比。由此表明,与极限承载力相比,桶形基础的循环承载力显著降低。     

软土地基沉箱防波堤失稳模式及稳定性分析方法

针对现阶段深水软黏土地基防波堤建设的设计理论和稳定性分析方法尚不成熟,结合实际工程,采用三维弹塑性有限元数值分析方法,研究在水平或竖直单一方向荷载以及复合加载条件下软黏土地基上沉箱防波堤的失稳模式,提出破坏包络线的稳定性判别方法。在波浪水平荷载作用下,深水软基上沉箱防波堤发生倾覆失稳破坏,失稳转动点为沉箱底面以下中轴线偏右的某点,不同于规范中规定的岩石或砂质地基沉箱倾覆转动点为其后踵点;在重力等竖向荷载作用下,沉箱的失稳模式为结构整体下陷,抛石基床及地基形成连贯的塑性区域,呈现较明显地冲剪破坏形式;在水平、竖向复合荷载作用下,软基上沉箱防波堤的破坏包络线由结构倾覆破坏线和地基承载力破坏线组成,包络线将荷载组合区分成稳定区、仅发生水平承载力不足倾覆破坏区、仅发生地基竖向承载力不足破坏区、同时发生水平承载力和地基竖向承载力不足破坏区4个区域。研究成果为深水软基沉箱防波堤建设提供参考和借鉴。     

重力式码头CAD系统开发的荷载解决方案

针对重力式码头CAD系统开发中存在的设计荷载处理的技术难题,提出了一种切实可行的计算机解决方案,并提供了CAD系统常用的数据接口技术。该方案有较强的应用价值,可作为开发各类重力式码头CAD系统的借鉴。     

重力信息反演海底地形的非线性影响研究分析

基于Paker理论导纳函数模型,研究分析了频率域海底地形非线性项对重力异常与重力异常垂直梯度贡献的量级。通过对日本某海域数值实验结果表明,频率域海底地形非线性项对重力异常的影响需要考虑到三次项,对重力异常垂直梯度量级的影响需要考虑到四次项。研究结果对于提高利用重力异常和重力异常垂直梯度反演高精度海底地形具有应用价值。     

新型铰接式重力锚的设计及其性能研究

重力锚锚固是一种常见的锚固形式。为了能够提供足够的水平承载力,传统型式的重力锚普遍比较笨重,在上拔回收时会产生较大的竖向吸附力,不利于重复利用。针对此问题,设计了一种新型铰接式重力锚,并阐述了其铺设与回收方案。其次采用有限元方法对其整体强度进行了校核,结果均符合规范。最后基于模型试验,对铰接式重力锚在黏土中的运动过程进行了研究,进而确定了其在黏土中的水平承载力和回收时的上拔力。结果表明：相较于传统重力锚,新型铰接式重力锚在确保水平承载性能的基础上,能够大幅减小上拔力,从而有效地降低铺设和回收作业的难度,且可适应多种海底土质,但该锚型仅适用于悬链线式系泊系统。相关研究结果可为实际工程中铰接式重力锚的设计提供参考。     

《中国海军百科全书(第二版)》海洋测绘条目选登(9)

正haiyang Zhongliyi海洋重力仪(marine gravimeter)测定海洋重力加速度值的仪器。属相对重力仪。分海底重力仪和船载走航式海洋重力仪两类。海底重力仪用于浅海地区的重力定点静态测量;船载走航式海洋重力仪用于近海、远海和大洋的重力普查及重点海区的重力精密测量。海底重力仪由水下测量单元、电缆和甲板控制单元组成,水下测量单元包括重力传感器、平衡装     

V-M荷载作用下双层黏土地基破坏包络线研究

地基破坏包络线的研究是复合加载模式下地基承载力设计的关键。根据建立的数值计算模型,用Abaqus商业软件分析了V-M荷载作用下,位于双层黏土地基上条形基础的破坏包络线随上层土厚度比、土层强度比的变化规律,以及地基破坏模式随荷载偏心率的变化趋势。用有效面积概念将传统竖向极限承载力换算为V-M荷载平面的破坏包络线,与数值计算结果进行对比。结果表明,公式换算方法适用于均质黏土地基,而对双层黏土地基偏于保守。     

淤泥质软基上建重力式码头

在淤泥质软弱地基上的海港码头,以往的实践经验是采用高桩结构.但建设地附近砂石材料丰富,施工单位不具备搞桩基码头的设备和技术力量,而对重力式码头则有较成熟的施工经验,这样,在设计上考虑挖除部分淤泥质土,换以砂,采用底宽稍大的空心方块和空斗胸墙;在施工中采取施工顺序分段平行,控制加荷速率等措施,使淤泥质软弱地基的承载力仅为8t/m~2的情况下,建造重力式码头成为可能。     

刚性连接双层海底管道高温侧向屈曲分析方法研究

以惠州25-3/1双层海底管道为例,提出高温荷载下刚性连接双层海底管道的侧向屈曲分析方法,并研究该类管道的侧向屈曲特性.将解析分析与有限元技术相结合,在提出刚性连接双层海底管道屈曲分析方法的同时,发展了Hobbs公式的应用范围,使其成为屈曲分析有限元建模指导工具.以分析不稳定平衡问题的改进Riks方法被证明为高温海底管道屈曲分析的有效算法,得到的弧长-载荷比例因子曲线能够充分地描述双层管道的屈曲失稳过程.惠州管道的分析结果表明,刚性连接双层海底管道的整体热稳定性较高,在海床上一般不容易发生侧向屈曲,但热荷载作用下内管的后屈曲将有可能引发较高的应力集中,对此需要充分校核;另外环空间隙的减小有利于提高内管的临界屈曲载荷,从而提升管道的整体性能.     

自主式深海海底溶质通量原位观测站研究进展

针对深入了解深海海底界面的物理、化学和生物动态变化过程及机制的观测需求,综述了自主式海底观测站(着陆器,lander)在深海海底溶质通量监测的研究进展。探讨了海底观测站的设计与实施技术,分析总结了深海自主式原位观测站在沉积物-水界面化学组分通量的观测机理,讨论了自主式海底观测站的国内外发展现状。自主式海底观测站具有可灵活机动选择观测地点、操作简单、便于多参数综合测量的特点,为获取深海海底长时空尺度综合参数资料提供了有效的技术支撑。根据目前深海生物地球化学循环研究特点,提出了自主式海底观测站面临的问题与发展建议。