巨型沉箱远程浮运成功纪实

黄岛二期油码头采用栈桥结构,水下桥墩19个巨型沉箱,在石臼港制作下水后拖运68海里(126公里)至黄岛安装取得成功,比在原地新建场制作缩短工期一年,节省直接费用二分之一。     

座底浮坞载运沉箱下水新工艺

石臼港建设中,将采用座底浮坞载运沉箱下水.这是我国港工施工的一项新工艺。本文简要介绍该工艺流程及方案比选梗概.具体内容,将参见有关同志的专题总结。     

带横隔板局部开孔沉箱在斜向波作用下的受力研究

基于线性势流假定,对斜向波作用下带横隔板局部开孔沉箱防波堤的水平波浪力进行了理论研究。给出了开孔沉箱法向水平力和横隔板受力的理论计算方法,在极限情况下波浪力的计算结果与文献中的已有结果一致。利用数值算例分析了开孔沉箱总水平力的主要影响因素。开孔沉箱法向总水平力的减小主要集中于结构上半部分波浪影响范围以内。增加单个开孔沉箱的长度有利于减小结构所受总水平波浪力。当波浪入射角或沉箱前开孔墙孔隙影响系数幅值较大时,开孔沉箱横隔板上总水平力的最大值要超过相应的沉箱法向总水平力,此时要注意横隔板的强度问题。     

不规则波作用下OWC沉箱气室捕能效果研究

沉箱防波堤兼作岸式波力发电装置是1种新型的港工建筑物,它是集合了防波堤与岸式振荡水柱波力发电装置的共性特点设计而成.本文主要是在物理模型的基础上,研究沉箱气室捕能效果.试验中主要采集了沉箱气室内的波高、气压以及输气管的空气流速等数据.     

地震荷载沉箱码头大变形分析的离散元法初探

探讨了应用离散元分析方法求解地震荷载下沉箱和背后填土大变形问题的可能性,开发了能描述沉箱的平面形状及沉箱与土体摩擦特性的矩形单元。并通过简单实例分析了地震时沉箱码头的变形,再现了沉箱码头地震灾害的发生过程,为沉箱在地震情况下的大变形分析提供了一种新途径。比较了两种沉箱模型对分析结果的影响,提出了相应的方法。     

深水平台吸力沉箱基础工程地质问题分析

针对深水平台吸力沉箱基础,讨论了与沉箱安装有关的分析方法及涉及的工程地质参数,分析了承受竖向拉拔荷载、倾斜与水平荷载作用的吸力沉箱极限承载力的分析方法及涉及的工程地质参数,对与吸力沉箱设计有关的其它问题也进行了分析.在此基础上,阐明了与吸力沉箱设计有关的工程场地调查内容及需要确定的工程地质参数.其目的是为开发深水平台吸...     

近破波作用下沉箱式防波堤运动特性的模型实验研究

对近破波作用下沉箱式防波堤的运动特性进行了模型实验研究。实验中测量了沉箱模型与基床的摩擦系数、基床刚度和阻尼系数;不同水位情况下作用于沉箱模型上的近破波波压力时程;近破波作用下沉箱模型的位移和转角响应时程等,并与数学模型计算结果进行了比较分析。实验结果表明,若沉箱的滑移力大于沉箱与基床间的摩擦力,在连续波浪作用下,沉箱将连续出现间歇式滑移运动,数学模型可较好地模拟这一运动过程。     

在软质海底上负压沉箱的动力响应特性

通过对沉箱结构在波浪作用下动力响应的模拟研究,探讨了一种有裙钢质沉箱的适用性,这种沉箱可利用负压效应来保持它自身的稳定。对于这种在沉箱底部和海底之间具有负压作用的沉箱,采用了“沉箱结构与海底相互作用分析法”在频率域中进行了动力响应数值计算。文中假定沉箱结构的分析模型是一个带有裙边的刚性棱柱体,在其底部设有若干个正方形的隔室（compartment）,负压就作用在每个隔室上;此外,还假定海底是一种液体饱和的多孔弹性体,其特性符合blot的波浪传播理论。沉箱裙边的长度以及作用在隔室上的负压对于沉箱动力响应的影响,也通过数值计算的方法进行了研究。其结论是：这种类型的沉箱应用于软质海底是相当有效的。如果海底上的渗透性差,只要为沉箱提供隔室,则它也会具有同样的优点。     

基于泥沙流变特性的吸力式沉箱减阻技术

针对吸力式沉箱在黏性底床中沉贯安装的减阻问题,基于黏性泥沙的流变特性,开展了一系列不同振动荷载作用下的室内沉贯模型试验,分析了振动荷载对吸力式沉箱沉贯过程的影响和沉贯减阻效果。试验结果表明：在压力沉贯阶段或吸力沉贯阶段施加高频振动荷载,均能促使吸力式沉箱侧壁周围的土体发生流化,有效降低沉箱的沉贯阻力;减阻效果与振动频率和沉箱的长径比有关,与振动频率成正比,与沉箱的长径比成反比;存在一个临界频率,当振动频率大于该频率后,沉贯阻力随频率的减小不明显;施加高频振动荷载有助于减小吸力沉贯阶段沉箱内的土塞高度,促进沉箱沉贯到位。研究成果可为黏性泥沙流变减阻技术在吸力式沉箱中的应用提供理论依据和技术参考。     

沉箱式防波堤静力与动力稳定性设计体型分析

将沉箱式防波堤滑移和倾覆稳定性设计方法分为三类：静力设计方法、不允许沉箱出现滑移和摇摆角的动力设计方法、控制沉箱滑移量和摇摆角的动力设计方法。建立了满足给定抗滑和抗倾安全系数条件下，按静力设计方法确定沉箱尺度的控制方程，研究了波浪条件和安全系数取值对沉箱长宽比的影响。通过动力数值计算分析了沉箱长宽比对沉箱滑移量和摇摆角的影响，并与传统静力设计理论进行了比较，讨论了控制沉箱滑移量和摇摆角的动力设计方法的可行性。     

多消浪室局部开孔沉箱防波堤反射特性的迭代解析研究

基于势流理论,对多消浪室局部开孔沉箱防波堤的反射特性进行解析研究。研究中采用开孔墙处的二次压力损失边界条件,可以直接考虑波高对于开孔墙处能量损失的影响。利用匹配特征函数展开法和迭代方法得到当前问题的解析解。收敛性验证表明,迭代计算和级数解均具有良好的收敛性。该解析解的计算结果与分区边界元的数值计算结果一致,并且与已有的试验结果符合良好。通过算例分析,研究开孔沉箱防波堤反射系数的主要影响因素。结果表明：与单消浪室开孔沉箱防波堤相比,多消浪室开孔沉箱防波堤可以在更宽的波浪频率范围内保持低反射;增大开孔墙的开孔率,有利于降低多消浪室开孔沉箱防波堤的反射系数;当开孔墙的开孔率沿着入射波方向依次递减时,多消浪室开孔沉箱防波堤的反射系数较小。本文所建立的解析模型简单可靠,可用于工程初步设计中分析开孔沉箱防波堤的水动力性能。     

复合加载条件下吸力式沉箱基础承载特性数值分析

吸力式沉箱基础的承载特性是海洋工程结构设施建造与设计中的一个关键问题。这种新型的深水海洋基础型式,通常承受竖向上拔荷载与水平荷载的共同作用,其工作性能与设计理论远远不能满足工程实践的需要。本文采用有限元分析方法对吸力式沉箱基础的极限承载特性进行数值计算。以大型通用有限元分析软件ABAQUS为平台,通过二次开发,数值实现了Swipe试验加载方法和固定位移比分析方法,针对不同的沉箱长径比、土的强度折减系数,探讨了沉箱基础在垂直上拔荷载和水平荷载单调联合作用下的极限承载力,通过对不同荷载组合的数值计算构造了复合加载条件下沉箱基础破坏包络面。     

消浪室宽度对可渗明基床开孔沉箱消浪性能影响研究

开孔沉箱是将传统沉箱的前壁开孔,使沉箱前的入射波浪与反射波浪非同相位叠加,达到消能目的。消浪室是开孔沉箱的重要特征结构,其宽度对开孔沉箱的消浪性能具有重要影响。针对可渗明基床开孔沉箱,赋予消浪室宽度以较大的变化范围,开展专项物模试验,研究探讨了在规则波与不规则波作用下,相对消浪室宽度对可渗明基床开孔沉箱前波高反射系数的影响规律,发现反射系数随相对消浪室宽度的增加呈减小—增大—减小的振荡特性,这一发现有别于前人的研究成果,对工程中开孔沉箱消浪室结构的优化设计具有借鉴意义。同时,对试验工况进行数值模拟和解析计算,以物模试验值为标准,评价两种方法在研究相对消浪室宽度对开孔沉箱波高反射系数影响时的规律把握能力及计算精度,对工程中应用这两种方法给出相关建议。     

撞击载荷作用下水下沉箱防护设施损伤分析

面对通航区很可能发生的船舶抛锚、落物以及沉船等事故造成的危险,使用新型沉箱防护设施对水下生产系统进行安全防护,但目前撞击载荷下沉箱防护设施的安全评估标准并无明确界定。采用有限元方法对水下生产系统沉箱安全防护设施的撞击损伤进行了深入研究,考虑不同落物形状、下落速度、落物质量、碰撞位置对沉箱防护设施撞击损伤的影响。结果表明,锚、长方体落物对沉箱撞击最严重;撞击速度和落物质量与撞击应力成正比;对于非对称开孔的沉箱顶盖,距离开孔较近区域为应力敏感区,受到撞击时撞击应力较大。     

明基床上开孔沉箱总力矩试验研究

通过二维水槽内规则波以及不规则波作用下开孔沉箱的受力试验研究,分析研究了明基床上开孔沉箱所受的总力矩与相对基床高度、消浪室相对宽度、相对水深、波陡以及开孔率等影响因素间的相关关系,并利用最小二乘法给出总力矩比值(开孔沉箱/实体沉箱)与其影响因素间的拟合公式,同时将计算值与试验值对比,二者吻合较好,所得经验关系式可供工程设计参考。     

浮船坞出运沉箱技术在船坞工程中的应用

采用气嚢搬运沉箱上浮船坞和浮船坞坐底出运沉箱的施工工艺,施工效率高且安全可靠,该工艺已在沉箱施工中得到了广泛应用。结合浮船坞修理改造后首次应用于渤海重工30万吨级大型船坞工程实例,介绍了浮船坞出运沉箱技术的工艺流程和施工要点,对类似工程的施工具有一定的参考价值。     

沉箱基础对摇板式波浪能装置水动力性能影响研究

摇板式波浪能转换装置具有频率响应范围广、可靠性好、常规海况下转换效率高、建造成本低等优点。基于势流理论建立具有沉箱基础的摇板式波浪能装置水动力性能的解析解。将解析结果与文献中已有结果和边界元数值结果进行了对比,验证了解析解求解过程的正确性。通过算例分析,研究了波浪入射频率、沉箱基础高度、沉箱基础宽度、摇板位置、摇板厚度和摇板密度对装置能量俘获效率的影响。研究结果表明：采用合适高度的沉箱基础能显著提升装置性能;长波海况下,摇板铰接在沉箱基础背浪侧上表面时装置性能更佳,而短波海况下,摇板铰接在沉箱基础迎浪侧上表面更为合理;沉箱基础宽度的推荐值为0.5到1.0倍水深;适当减小摇板厚度能够提升装置性能;应优先选用密度较大的摇板。     

深水工况下弧面胸墙沉箱堤的反射形态分析

为推广应用新型弧面胸墙沉箱堤,结合模型试验和数值模拟对比分析了深水工况下弧面胸墙沉箱堤和削角胸墙沉箱堤的反射形态。波面和波压的数值结果与试验数据吻合良好,验证了数值方法的有效性。反射系数表明,入射波浪在与弧面胸墙沉箱堤相互作用过程中的能量损耗最小,其反射强于削角胸墙沉箱堤。波面和流速包络图显示,两种堤型均在堤前形成了部分立波系统,腹点和节点以四分之一波长的距离增量交替出现,胸墙和直立部分产生的反射波存在相位差,导致初始腹点的位置向海侧偏移。弧面胸墙沉箱堤前叠合波的相位差影响最小,腹点包络高度最大,节点包络高度最小,反射效应最明显。两种堤型前中下层水流的周期平均速度均较小且对称,表明底床泥沙不会产生趋势性输移,但迎浪基床上方的环流系统可能引起局部冲刷。相对而言,弧面胸墙沉箱堤前的环流强度最弱,更有利于冲刷防护。     

导管架模型下水过程的试验研究

导管架的下水过程是一个十分复杂的过程,它与导管架的大小,滑道的摩擦系数、驳船的纵倾角度以及作业海域的环境条件等因素有关。因此,如何确保导管架的安全下水是保证导管架最终能否投入使用的重要前提。目前,理论上对导管架的下水过程虽进行了大量的研究,但鉴于导管架下水过程的复杂性,因此通常还是要进行导管架下水过程的模型试验,以确定导管架下水的最佳轨迹。本文简要介绍在上海交通大学船舶流体力学实验室进行的导管架模型下水过程的试验情况,下水轨迹测试技术的基本原理,主要测试装置及测试方法。此外,还给出了下水特性曲线的测试实例,并和理论计算结果进行了比较。     

气囊出运沉箱的安全控制

伴随着深水泊位的建设,大型沉箱因具有良好的整体性、稳定性、施工的高效性而备受设计单位和建设单位的青睐,具有广泛的应用前景,如何确保沉箱的出运安全成为所有施工单位关注的焦点。成功采用了“超高压气囊顶升、运移沉箱上浮船坞出运沉箱”的施工工艺安全出运百余大型沉箱。结果表明,以安全生产责任制为核心,采用防治结合方法将其进行认真落实,保证措施有效是气囊出运沉箱安全的必要条件和有效保证。