海上人工岛在地震作用下动水压力研究

海上人工岛的地震载荷主要是地震惯性力和动水压力.本文根据人工岛结构与流体相互作用的特点,应用线性势流理论,用解析方法推导出地震作用下大尺度水下圆柱体的动水压力解析解,从而可求出圆形人工岛岛体表面上任意一点的动水压力、岛体分层单位高度上的动水压力、总动水压力以及岛体动水压力沿铅直方向和水平面上的分布,以满足人工岛结构计算和整体性能计算的需要.本文利用推导的公式和编制的程序对我国第一座浅海石油勘探开发人工岛实例进行计算分析,取得良好的成果.     

浅海圆柱形人工岛结构地震响应

根据能量守恒原理导出计算人工岛自振频率的能量公式,浅海人工岛可按剪切型结构进行动力计算,动水压力和动土压力对结构振型参与系数的影响很小,可以忽略。地震时人工岛内回填土只有一部分有效质量参与地震响应,通过模型试验,高径比小于1/3的人工岛回填土有效质量系数在0.2左右。有效质量系数随土壤粘结力的增大而提高,随高径比的增大而增大。一般圆柱形人工岛结构的振型参与系数可采用1.2。     

埕岛油田人工岛结构与土相互作用的静力模型试验研究

在地震、海冰和波浪等海洋环境荷载作用下的人工岛与土相互作用非常复杂，很难用一个合适的数学模型进行描述和计算。据初步估计，静冰荷载是该人工岛结构的设计控制荷载。因此，本试验对人工岛结构在静冰力下结构与土的相互作用进行了研究，得出了人工岛结构筒壁内、外土压力分布，筒壁和桩的位移及应力变化以及桩和筒体各部位的土体抗力分担外荷的规律     

人工岛周围的波生流计算方法

针对Hardy-Cross法的基本原理建立的一种波生流计算的数值模型在计算处理人工岛周围区域方面还存在的问题,提出了解决处理方法,并通过算例验证了该模型能够运用于人工岛等岛状非水面区域附近的波生流计算,从而消除了Hardy-Cross法实用化中的一个障碍.     

海洋平台结构抗震可靠性时程分析方法

将地震运动视为随机过程,建立海洋平台结构在地震作用任一时刻基于剪切变形控制的极限状态方程,应用JC法计算海洋平台结构在地震作用任一时刻的可靠度,得到海洋平台结构抗震可靠度的时程曲线。该方法可满足工程设计的要求,便于工程应用。     

矩形人工岛波浪爬高的数值模拟

本文基于线性绕射理论,提出了采用波源分布法计算矩形人工岛上波浪爬高的数值模型.在三种入射波向(α=0°、45°、90°)下进行数值计算,所得到的结果与整体模型试验的实测结果进行了比较,二者吻合较好.表明波源分布法是确定波浪爬高的一个有效方法,可为人工岛工程设计提供可靠的高度参数.     

江苏新月形人工岛建设探讨

21世纪,人工岛为世界许多沿海国家更为广泛的建设和利用.江苏沿海开发已经拉开序幕,并在南通洋口太阳沙建造了一座人工岛.人工岛对于江苏沿海地区发展和海洋开发有着极其重要的作用,但是由于巨大的投资和浩大的工程,使许多地区对人工岛望而却步.通过积极探索新月形淤泥基人工岛建设,利用人工设施对于自然力和自然资源的充分利用,即通过对风浪等自然力和江苏沿海丰富的泥沙资源合理利用,既从真正意义上实施江苏人工岛的常规化建设,也为江苏沿海实践新海洋型工业理论,发展节约资源、综合开发和集约发展提供了一条新的途径.     

人工岛对海湾水环境影响数值研究

针对大连湾人工岛的建设预案,在人工岛多种长度及宽度的组合条件下,运用MIKE21 flow model模块进行人工岛建设前、后的海湾流场及污染物扩散运动模拟,探讨研究嵌入人工岛后海湾水体交换、污染物扩散及污染物存留率的变化规律,进而评价人工岛对海湾水环境的影响.在不同的人工岛功能定位前提下,综合考虑人工岛和水环境的诸多因素,分别给出了可供规划参考的人工岛推荐方案.     

冰与结构动力相互作用的理论分析模型

在过去20年中,北极地区不同型式近海结构均发生过严重的冰激振动.这些结构包括独腿灯塔(70年代的芬兰波兹尼亚湾)、多腿采油平台(1969、1977和1988～1990年我国渤海湾)以及大尺度的人工岛(1986年加拿大波弗特(Beauforts)海Molikpaq人工岛).这些振动在不同程度上造成了结构损坏或影响正常生产.因此,认识和抑制近海结构的冰激振动是一个迫切和现实的问题.基于研究者从不同角度观察的结果,解释这类振动的观点各不相同.     

人工岛设计的进展

本文主要根据近年来有关人工岛建设的研究和工程实例，讨论人工岛的波浪绕射问题，岛周海底的局部冲刷问题以及国内外人工岛结构型式的发展概况。     

变深区浅水波的绕射和折射计算

本文开发了基于射线理论的浅水波计算程序,提出了一种解决射线相交的简便方法.应用非线性长波方程,以波浪对圆柱形人工岛和海凹的绕射、折射及对坡岸的斜向入射为例,进行了数值计算.在变深区的开边界处,利用射线理论给定入射波,获得了与实际观测相吻合的结果.     

龙口湾水动力特征及其对人工岛群建设的响应

基于龙口湾及附近海域的水文实测资料,利用Mike21数学模型模拟了人工岛建设前后的潮流、波浪、纳潮量及水交换率等水动力特征,探讨了人工岛群建设对龙口湾水动力环境的影响。结果表明,人工岛建设显著改变了龙口湾潮流场特征及水体运动路径,湾内受到人工岛的阻挡,流速普遍减小,局部区域潮流运动形式由往复流变为旋转流,流向变化较大,余流形成多个涡旋;湾外由于堤头挑流作用导致局部区域流速增大且余流流速增大,潮流运动形式未发生明显改变。受人工岛的掩蔽作用,人工岛及附近区域的波浪有效波高普遍减小。龙口湾潮位出现北部最大潮差变小、南部最大潮差增大的格局,壅水作用导致人工岛内部水道潮差变化明显。人工岛建设直接占据了龙口湾海域面积,导致其纳潮量明显减小,水交换率呈现南部和北部增大、人工岛北侧以及内部水道减小的特征,人工岛造成的水动力环境的改变是影响水交换率变化的主要原因。人工岛群建设导致龙口湾内的潮流、波浪、纳潮量以及水交换等水动力特征减弱,是引起龙口湾水动力条件变化的根本因素。     

离岸人工岛对砂质海岸的影响

海阳人工岛拟建在砂质海岸外。运用冲淤数值模拟方法,模拟了海阳人工岛建成后在无风理想状况和各向大风条件下海底的蚀淤变化,据此分析人工岛建设对砂质海岸可能产生的影响。研究结果表明,人工岛建成后,周边区域整体呈微淤积状态,基本维持了在工程建设前的状态;人工岛北侧和南侧始终处于微冲刷状态,不会形成连岛沙坝;其东侧、西侧局部区域呈微冲刷状态,利于砂质海岸的维护;在波、流综合作用条件下人工岛工程的建设不会使北侧的海滩产生较明显的蚀淤变化。     

人工岛对沙质海岸动力泥沙环境及岸滩冲淤演变的影响研究

基于历史海图、历史时期卫星遥感影像、2019年实测水下地形和潮流、波浪数值模拟成果,研究该海域岸滩的发育演变背景、海床和岸线自然冲淤动态、动力泥沙环境及岸滩冲淤动力机制。采用LITLINE岸线演变数学模型,模拟计算了不同离岸距离和不同平面形态人工岛布置型式对近岸岸线变形的影响,岸滩泥沙动力机制和岸滩演变趋势表明,人工岛实施后近岸最大潮流流速小于近岸泥沙起动流速,不具备起动近岸岸滩泥沙的基本条件; SSE向波浪作用时,人工岛西北侧波高明显减弱,波向西偏; S向波浪作用时,人工岛北侧波高明显减弱; SSW向波浪作用时,人工岛东北侧波高明显减弱,波浪传播方向东偏;波浪场改变后人工岛掩护区东西两侧岸滩附近泥沙分别具有向东和向西运移至人工岛掩护区的趋势,形成掩护区的淤积和东西两侧岸线冲刷。     

地震与波浪联合作用下海洋平台动力特性分析

主要针对地震与波浪联合作用下空间导管架式海洋平台结构的动力响应特性进行研究。以春晓平台结构为例,利用ANSYS程序进行了动力响应的数值计算,分析中考虑了地震设防烈度、风浪条件及场地土类型等因素对结构响应的影响,并与地震单独作用下的结构响应进行了对比。分析结果表明,抗震设防烈度较低、中等及较大风浪条件下对海洋平台结构进行抗震分析时有必要考虑地震与波浪的联合作用。     

人工岛建设对海口湾沉积特征与泥沙运移的影响

近年来,人工岛被广泛应用于沿海地区的填海造陆工程以快速获得优质土地,但大面积的人工岛建设会对近岸海底沉积物的分布模式及输运过程产生重要影响.为认识人工岛建设后沉积物变化与运移特征,本文以南海明珠人工岛对海口湾的影响为例,根据人工岛建设前后分别在海口湾近岸采集的底质表层沉积物分析了沉积物特征变化,结合沉积动力分析及粒径趋...     

菜州湾西岸大型人工岛进海路工程的地质环境

通过对莱州湾青东5区块1^#人工岛进海路路由区的以往调查资料的收集和对该区进行工程地质勘察,分析了该区的主要工程地质条件,进一步讨论得出影响该区工程稳定的主要工程地质问题为：地层垂向上软硬互层分布的地质结构;在基本烈度为8度和9度的地震作用下,路由区所有的粉土层均有发生液化的可能;研究区的地形起伏过大,影响工程的稳定性。根据讨论所得工程地质问题,对该区的工程建设安全提出合理建议。     

基于水准测量技术的填海人工岛沉陷监测实践

近年来随着填海人工岛的增多,其安全性备受关注.人工岛吹填区域软土地基物理力学参数差异大,地面沉陷持续时间长、成因机制复杂和防治难度大,沉陷监测工作具有重要意义.利用精密水准测量技术,通过长期跟踪监测,分析了人工岛吹填区域的变形特征,综合评估了沉降稳定性,为人工岛的环境保护、后续设计施工建设提供科学决策依据.     

冰区浅海人工岛设计中若干问题的探讨

在渤海的浅海区陆续发现了一些有开采价值的油气田,其中的JZ9-3油田,地处渤海北部,冰情严重,鉴于以往导管架平台被冰摧毁的事故,决定采用人工岛的形式。 在渤海湾建造人工岛,最重要的是要能抗冰、抗震、抗液化,本文介绍的JZ9-3人工岛总体方案,被认为是世界上还没有应用过的方案,整个岛体由四个沉箱组成,沉箱由桩来支持,沉箱在船坞内预制,然后,沉箱被拖到海上安装后,并连接起来,两个沉箱组成一个抗外力结构物。沉箱尺寸及人工岛技术问题的解决,要受到储油量、甲板面积、船坞尺寸、吃水、拖航及环境条件,特别是冰情的限制。 本文仅就设计规范及材料的选用、油罐设计及它对总体方案的影响;以及整体冰压力及局部冰压力的计算考虑,和抗冰结构的选择等进行研究和讨论。     

海洋平台栈桥动力分析

结合海洋平台工程实践,利用有限元计算软件对跨度为50 m的空间钢结构栈桥进行了动力分析和地震反应分析,总结了三种作用状况下构件的内力响应,并进行了大量的计算分析,结果表明:在极限风荷载、自重和活载条件下,结构的最大拉应力发生在下弦跨中背风面;在地震作用下,由于横向弯曲振动的影响,结构上弦和下弦的应力都有不同程度的波动,且下弦的应力波动较大.