Numerical Prediction of Vortex Induced Vibrations on Top Tensioned Riser in Consideration of Internal Flow

In consideration of the effect of the internal flowing fluid and the external marine environmental condition on the vortex-induced vibration （VIV） of top tensioned riser （Till）, the differential equation is derived based on work-energy principles and the riser near wake dynamics is modeled by Facchinetti＇ s wake oscillator model. Then Galerkin＇ s finite element approximation is implemented to derive the nonlinear matrix equation of the coupled equations and file corresponding numerical programs are compiled which solve the coupled equations directly in the time domain. The comparison of the predicted results with the recent experimental results and the prediction of SHEAR7 is performed. The results show the validity of the proposed method on the prediction of VIV of deep water risers. The effect of internal flow on the dynamic characteristics and dynmnic response of the riser is analyzed and several valuable conelusions are drawn.     

Study on Structure of Arched Longitudinal Beams of Deep-Water Wharf

High-pile and beam-slab quays have been widely used after several years development.They are mature enough to be one of the most important structural types of wharves in China coastal areas. In order to accommodate large tonnage vessels, wharves should be constructed in deep water gradually. However, conventional high-pileand beam-slab structures are hard to meet the requirements of large deep-water wharf.According to arch''s stresscharacteristics, a new type of wharf with catenary arched longitudinal beams is presented in this paper. The new wharf structure can make full use of arch''s overhead crossing and reinforced concrete compression resistance, improve the interval between transverse bents greatly, and decrease underwater construction quantity. Thus, the construction cost cab be reduced. Take the third phase project of the Yangshan Deep-water Port for example, comparative analysis on catenary arched longitudinal beams and conventional longitudinal beams has been made. The result shows that with the same wharf length and width, the same loads and same longitudinal beam moment, catenary arch structure can improve the interval between bents up to 28 m, decrease the number of piles and underwater construction quantity.     

我的海洋浪花飞溅区腐蚀情缘

作者回顾了近50年的科研工作生涯,特别是对海洋浪花飞溅区构筑物腐蚀防护的研究,以及我国浪花飞溅区腐蚀防护的重要事件,总结了相关工程经验。同时,对浪花飞溅腐蚀防护的未来前景进行了展望。     

水上振动沉管碎石桩施工关键技术应用

针对振动沉管碎石桩水上施工应用少、合适船机设备少、桩身质量控制难等问题,通过改造施工船机设备,优化关键技术参数和施工工艺,依托具体工程开展现场研究。采用三管式碎石桩船,研发了大开度活瓣钢桩靴,配置沉桩定位及视频监控系统实现施工过程的可视化;碎石添加采用干法填料、管身开孔润料、提升过程不留振的工艺,可顺利拔管成桩;采用皮带机供料、计量斗计量、提升斗运输的一体化加料工艺,碎石填料可精确控制。结果表明:通过将桩间距2.3 m 分别调整为桩间距2.4 m、排间距2.18 m 和桩间距2.1 m、排间距2.5 m,整个桩身分为三段,并控制平均拔管速度为1.5 m/min,充盈系数采用1.38,合理分批次加料、干法填料,两次留振时间分别控制在20 s和60 s等措施,经重型动力触探法检测,表层2 m 锤击数平均值为8.3,2 m 以下锤击数平均值为11.2,满足表层2 m 的碎石桩重型动力触探锤击数达到7击以上,2 m 以下贯入10 cm 锤击数不小于10击的设计要求。     

TLS在复杂钢结构特征获取中的应用

随着建筑行业的飞速发展,全国各地新建了大批复杂钢结构,其结构复杂,建筑体量巨大,在钢结构建筑施工的过程中,为了进行精确的钢结构拼接和方便其他部件的安装,需要获取钢结构部件上的特征信息。传统钢结构建筑物的安装与检测获取特征信息困难,延误施工工期。三维激光扫描可以通过大范围密集扫描快速获取钢结构的点云数据,经过处理可以获取钢结构的特征信息。本文以周口店北京人遗址大型钢结构圆盘构件节点坐标获取为例,介绍了钢结构点云数据的获取和数据处理流程,提出了基于几何位置关系的构件节点坐标提取方法。结果表明,采用三维激光扫描技术可以快速准确地获取工程坐标系下的钢结构构件特征,从而满足工程精度的要求。     

平台运动激励下钢悬链式立管触地点动态分析

平台运动和管土相互作用是引起钢悬链式立管(Steel Catenary Riser,SCR)触地点动态响应和疲劳损伤的关键因素。基于竖向土抗力-埋深曲线和侧向库伦摩擦双线模型模拟SCR触地区管土作用,并考虑竖向海床刚度的退化,研究平台三维运动激励下SCR触地区的动态响应与疲劳寿命,相对于简单的单向运动激励和仅考虑竖向管土作用,更符合工程实际。计算结果表明:①三维管土作用下,平台垂荡运动对立管触地区的影响最大,纵荡运动次之,横荡的影响最小;②平台三维运动的耦合,在一定程度上可降低立管触地区的动力响应和疲劳损伤,若仅考虑垂荡运动,结果偏于保守;③非线性海床模型相对于线弹性海床,引起的立管触地区的应力幅值、位移幅值显著增加,虽然贯入位移较小,但土抗力较大,选用线弹性海床的计算误差较大。平台运动和海床强度对SCR触地点动态响应和疲劳损伤的影响较大,因此在SCR响应分析与设计中,准确选择海床模型和平台运动方式,对于预测立管的疲劳寿命具有重要意义。     

钢悬链线立管清管过程触底段位移变化规律试验研究

钢悬链线立管（steel catenary riser, 简称SCR）是一种优质的深水开发设备,近几年广泛用于深海环境下油气资源的开采。在浮式平台的周期性升沉运动和海浪海流的载荷作用下,立管的触底区会产生较为严重的疲劳破坏问题。为保证深海立管的高效与安全运行,清管作业是一项必要的维护手段。目前对于清管载荷作用下钢悬链线立管的位移变化规律研究比较匮乏。基于ABAQUS有限元软件和缩比试验准则,设计并开展有关清管载荷作用下钢悬链线立管的位移变化规律的缩比模型试验研究,从清管载荷的大小和作用位置等角度分别研究立管的X向与Y向的位移变化特征。研究结果表明,清管器在立管的触底段中运行并逐渐靠近触底点的过程中,清管器所在立管处的X向与Y向的位移会产生逐渐减小的趋势;当改变清管载荷的大小时,对于立管的同一位置来说,清管载荷的变化会导致立管的X向位移产生较Y向位移更加显著的变化;在清管器通过立管某一位置的前后过程中,X向位移变化呈现先增大后减小的趋势,而Y向位移仅在清管器通过该处时会有明显的减小。     

多龄期钢框架结构地震损伤模型研究

基于ABAQUS非线性有限元分析,通过控制变量法分析得出影响多龄期钢框架地震损伤的主控因素为构件有效截面收缩与钢材极限强度退化。定义广义的锈蚀损伤,并探索锈蚀损伤与未锈蚀原型结构地震损伤的关系,最后建立基于未锈蚀原型结构地震损伤的多龄期结构地震损伤模型。     

强震环境下带钢避难建筑抗震模型设计

避难建筑通常采用置换混凝土方法抗震,建筑对高强度地震的抗震性能差。因此提出高强度地震下带钢避难建筑抗震设计方法,采用复杂网络带钢避难建筑加固模型对加固前建筑的混泥土强度与荷载能力进行计算,增大框架柱截面,提升带钢避难建筑荷载。采用复合墙体受力加固模型提升建筑墙体抗震性。对加固后建筑模型的坍塌风险评估时,采用带钢避难建筑坍塌的全概率衡量加固后建筑在设计使用年限内的抗坍塌安全性。设计使用年限内加固后的带钢避难建筑的强震CRC超出概率是P(IMCRC),确保其在高强度地震下具有较高的抗震性能。实验结果说明,所提方法下的带钢避难建筑在遇到强震情况时具有较高的抗震性能。     

随机振动下大跨度钢管混凝土柱结构抗震性能测试方法

由地震等自然灾害引发的等级多变强随机振动会对大跨度钢管混凝土柱结构产生较大的破坏,造成相关建筑全结构寿命周期性衰减。提出一种随机振动下大跨度钢管混凝土柱结构的抗震性测试方法,在等级多变强随机振动的情况下,设计测试模型,利用信号的协方差矩阵将振动信号与噪声进行分离,通过计算振动信号的强度、后验密度及权值系数等对振动信号进行预处理,获取单一寿命衰减参数;在此基础上引入粒子群算法,求解大跨度钢管混凝土柱结构寿命衰减抑制周期,判断其抗震性。实验结果表明,按照大跨度钢管混凝土柱结构寿命衰减抑制周期的判断方法,可实现对相关建筑结构在等级多变强随机振动下的抗震性测试。