第三方活动冲击荷载作用下近海管道损伤机理及风险评估研究现状

平台坠物、船舶抛锚等第三方活动引起的冲击损伤是近海管道失效的主要原因,时刻威胁中国海洋油气开发系统的安全性。为保障近海油气管道安全运行,围绕冲击荷载作用下管道损伤及失效评估这一中心问题,从管道损伤机理研究、含冲击损伤管道安全评估、管道工程项目风险评估3个方面总结了国内外研究发展现状,明确了影响结构安全的关键问题,并对未来研究工作提出建议。挖沟埋深为管道防护冲击损伤的有效手段,土体强度是防护效果关键因素,应重点关注土体强度空间变异性问题;管道冲击损伤主要为平滑凹陷和弯折凹陷,对于后者应进一步确定其在内压荷载下的剩余强度及疲劳强度;风险评估中失效判据对于结果有显著影响,需构建考虑多种安全性评估准则的失效判据体系。     

考虑风向分布的芝罘岛极值风速季节变化研究

基于角度-线性模型,提出利用风玫瑰图数据直接建立风速与风向联合分布的方法,对烟台芝罘岛地区四季度风玫瑰图建立联合分布模型,采用决定系数评价模型与原始玫瑰图一致性,结果表明统计模型可靠性高,与原始风向风速分布相关性极强;利用联合分布模型,结合根据条件概率推导得到的二维风向风速伪随机数生成算法,对芝罘岛地区100年的风况进行了蒙特卡洛模拟,从中筛选各季节、方位年极值风速数据,结合收集到的该地区1981—1992年极值风速观测数据进行比较,结果显示模拟数据可较好的反映各方位极值风速的变化;进一步利用模拟的年极值数据,对芝罘岛地区各季节,不同方位的10、20及50年风速重现值进行了预测。     

加筋板极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船用加筋板极限强的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响。本文针对加筋板有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证了本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对加筋板材料、边界条件、网格密度、初始缺陷等几种因素的敏感性进行了具体的研究,发现使用材料的理想应力应变关系得到的计算结果偏于危险,且误差最大可达到17%左右,网格的形状和疏密程度对结果均有影响,边界条件若不考虑横向加强构件的作用,所得计算结果不准确,初始缺陷对有限元结果影响复杂,需要根据加筋板的实际缺陷选取适合的屈曲模态。     

港口工程建设项目比选的交互式多目标决策分析

将信息论中的熵值理论与层次分析法相结合,兼顾决策者主观偏好与方案的客观属性,采用多种目标函数建立优化模型,将熵权与主观权重结合以确定综合权重,给出了多种交互式多目标决策模型。以某港新建工程的多种设计方案的排序优选为例,比较分析了新模型与层次分析法的计算结果,说明新模型在港口规划方案优选时更易反映多种主观与客观因素对方案决策的影响,结果更加合理。     

青岛港日最大降水量及其出现日期的联合统计分析

以青岛地区近30年历年日最大降水量(R_Y)与其在该年中的出现日期(L_Y),以及各月的日最大降水量(R_M)与其在该月中的出现日期(L_M)的13个样本序列为例,基于4种二维Copula函数(Clayton Copula、Frank Copula、Gumbel-Hougaard Copula和Gaussian Copula)建立二维联合分布模型;通过假设检验和拟合优度评价,选取拟合较优的二维Frank Copula函数所构建的日最大降水量及其出现日期的联合分布模型,对(R_Y,L_Y)和各月(R_M,L_M)进行了详细分析。通过历年各月日最大降水量及其出现日期的联合统计分析,在一定联合重现期时,当日最大降水量给定某一重现值时,可以估计该值在一年中(或某个月份中)最可能的出现日期,为合理港口装卸作业给建设意见。     

胶州湾风暴潮增水重现值的长期预测

以胶州湾30 a风暴潮过程的极值增水值为统计序列,按照年、季、月等不同时段,分别抽样极值增水样本,提出泊松最大熵分布,采用年极值法和过阈法对增水重现值进行长期预测,统计分析结果对于胶州湾防潮减灾有参考作用,其随机分析方法对于遭受风暴潮影响的海岸区域有借鉴意义。     

不完整风暴增减水序列的统计分析

指出了目前风暴增减水序列频率分析中存在的问题。经过统计假设检验,以复合枯值分布理论对不完整增减水序列进行了特征值计算。以青岛观象台３０多年增减水极值序列为例进行了统计分析,表明该方法受样本序列长度的影响小,计算结果稳定。此外,运算过程实现了微机化,速度快,精度高。     

陡坡上孤立波爬高的数值模拟

波浪爬高是海岸工程中重要的水动力学问题之一,其数值模拟方法通常是通过离散Navier-Stokes方程或Boussinesq方程实现的,其中基于光滑粒子流体动力学方法是近年发展起来的。本文应用该方法模拟相同水深下,不同波高的孤立波在45(°)陡坡上的爬高,模拟结果与理论计算结果及已有物理模型试验结果进行了对比,并模拟出孤立波激散破碎过程及粒子分布和速度场的变化过程。结果表明,对密度近似方程进行重新初始化保持了流场内的质量守恒,同时整个计算域内的压力分布更加规则,说明光滑粒子流体动力学法在波浪爬高计算中的有效性。     

U型钢板桩横向承载性能模型试验研究

采用1∶5的比尺模型试验,研究了横向加载过程中U型钢板桩的位移和土压力响应以及破坏模式,并对比分析了不同土质干湿状况、加载速率、埋置深度以及加载高度等影响因素下U型钢板桩位移和土压力的变化规律。试验结果表明,当U型钢板桩凸面加载时,位移随埋置深度、加载等级、加载高度的增加而增加,干砂中的位移大于湿砂中的位移;当凹面加载时,位移随着埋置深度的增加而减小,随着加载等级的增大而增大,在不同加载高度与不同土质干湿情况中差别不大。随着加载力增大,U型钢板桩在受力侧土压力分布呈现“R型”分布,且土压力均随着埋置深度与土体含水率的增大而增大。在加载力作用下桩体产生转动,并随着加载力的增大在距钢板桩底部约1/3埋置深度处发生弯曲。     

青岛地区降水量超阈值天数的统计分析

降水量是影响港口装卸作业的重要参数。以青岛地区近30a历年日最大降水量≥5mm、≥10mm和≥25mm的天数为例,采用一元线性回归和Mann-Kendall法对青岛地区不同超阈值降水量天数进行了变化趋势分析和突变分析,给出其年际及年代变化特征:青岛地区各个超阈值降水量的天数总体上呈缓慢增加趋势。基于Gumbel分布、对数正态分布、广义极值分布、Weibull分布和Pearson III型分布对日最大降水量≥5mm、≥10mm和≥25mm的天数进行一维统计分析,选取拟合较优的Pearson III型分布推求相应的天数的重现值,为提高港口生产与船舶运行的效益提供决策参数。