锚索倾角对不同截面悬浮隧道运动响应影响研究

张力腿式悬浮隧道通过张紧的锚索连接使其淹没于深海中,锚索倾角对波浪作用下的悬浮隧道的运动特性有重要影响。该文基于势流理论,将锚索系统进行简化,由水平和垂直方向的线性弹簧代替,建立二维时域模型,计算波浪与张力腿式悬浮隧道的相互作用问题。采用高阶边界元方法对物体表面以及自由水面进行离散,通过相应的边界条件建立积分方程求解物体表面速度势。应用Newmark-β法求解悬浮隧道管体的运动方程,分析悬浮隧道在不同入射波浪条件下的运动特性,针对圆、椭圆、耳形和双圆四种截面形状结构在不同锚索倾角下随入射波波频变化的运动响应进行分析比较。结果表明锚索倾角对结构的运动影响较大,结合四种截面在不同锚索倾角下的水平和垂直方向运动可知50.63°-56.25°范围内结构在波浪作用下会比较稳定。水平方向椭圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓且位移值较小。垂直方向圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓,其余三种截面变化趋势相似但位移值在共振处差异显著,双圆结构共振峰值最大,椭圆与耳形相近。该研究可为悬浮隧道设计后续的其他计算模型和结构整体的运动分析提供数据参考。     

大连长兴岛海域表层沉积物特征及运移趋势

根据2008-2011年大连长兴岛海域近岸表层沉积物取样结果,分析表层沉积物的粒度分布特征,并利用GSTA模型分析了该海域的表层泥沙运移趋势。研究结果表明:研究海域的沉积物类型集中于砂、黏土质粉砂和砂质粉砂三种,砂主要分布在长兴岛的北侧和西侧以及葫芦山湾外湾-10m以浅水域,黏土质粉砂主要分布于高脑子角东侧近岸、葫芦山湾外湾-10m以深水域、葫芦山湾内湾以及西中岛西南侧近岸,砂质粉砂主要分布在董家口湾水域。研究海域的沉积物类型和粒度参数特征在横向上和纵向上均呈现不连续的分布特征,深水区以及较为隐蔽水域的分选程度都属中常或较差,而近岸开敞水域的分选程度则很好。GSTA模型计算结果显示,研究海域沿岸泥沙向岸横向输移趋势较明显,顺岸纵向输移趋势不明显,冬季波浪作用加潮流作用是研究海域泥沙输运的主要动力条件。     

加载方式和应力水平对珊瑚砂颗粒破碎影响的试验研究

对取自西沙群岛的珊瑚砂试样分别开展侧限压缩、三轴压缩、单向剪切和循环剪切4种试验,研究不同加载方式和应力水平下颗粒破碎及粒组转化关系,讨论珊瑚砂颗粒破碎优势区间的分布规律。提出通过颗粒破碎增长率来描述颗粒破碎程度随循环剪切次数的变化情况,发现随着循环次数的增加珊瑚砂颗粒破碎增长率由初始值迅速向0衰减,应力的升高会导致颗粒破碎增长率的衰减加快,颗粒破碎越快趋于稳定。提出当颗粒破碎增长率低于某很小值时视为颗粒破碎已经达到极限值,可在实际工程中将此极限破碎状态下珊瑚砂的力学参数用作设计上的极值,以此作为颗粒破碎影响下最不利或最有利情况。颗粒接触力较高但颗粒之间相对运动不充分的试样发生颗粒破碎后粒组转化缺乏规律性,充分的颗粒相对运动使得颗粒破碎后粒组转化呈现明显的相似性和规律性。粒组含量变化趋势在粒径0.25 mm处由波动变化转换到稳定增长,此阈值粒径随着颗粒之间接触力的增加而减小。颗粒破碎在整个粒径范围内并非均匀分布,而是存在典型的粒径增长区间和粒径丢失区间。在相同的粒径坐标模式下,典型破碎优势区间对应于颗粒级配曲线的转折区域。     

洋山深水港四期工程海域地形冲淤变化及原因分析

基于洋山深水港区近期(2009-2013年)的水沙实测资料对洋山深水港四期港区水域的水沙环境和地形冲淤变化进行了分析,结果表明:洋山港四期港区水域潮汐属非正规浅海半日潮,平均潮差2.76 m,潮汐强度中等;涨、落潮水流呈明显的往复流运动,涨落潮平均流速在0.70 m/s左右;含沙量具有明显的季节性,垂线平均年均含沙量在1.40 kg/m3左右,底质平均中值粒径为0.019 mm;2009年4月-2013年4月四期港区水域海床总体呈现为冲刷的态势,此期间由于受工程影响,不同阶段地形冲淤变化又有所不同;受四期工程西侧导流堤施工影响,西侧断面冲刷幅度较大,年冲刷量大约为0.7 m,再向东逐渐减小,东侧断面基本不冲不淤。颗珠山汊道的落潮水流,对四期港区水域水深变化起到了至关重要作用。     

超高韧性水泥基复合材料多缝开裂特性及其自生愈合

应变硬化水泥基复合材料(Strain hardening cement-based composites,SHCC)是超高性能水泥基材料的一种。通过三点弯曲加载试验,分别对普通砂浆和SHCC试件诱导开裂,对两种材料的开裂特性及其裂缝分布规律进行了研究。结果表明,SHCC材料试件与普通水泥砂浆试件相比具有更高的承载力和应变能力,初始开裂荷载约为普通砂浆试件的2.5倍。SHCC材料中的PVA纤维的桥接作用有效延迟了裂缝的产生与扩展,将普通砂浆试件中数量少而大的裂缝转化为多而细的微小裂缝,呈现多缝开裂特性,产生的裂缝宽度符合正态分布规律,且90%的微小裂缝小于30μm。这些微小裂缝在潮湿环境中产生一定程度的自生愈合,在水中的愈合程度和速度均高于在潮湿空气中。     

GWLF模型的改进及其在新安江流域的应用研究

通用流域污染负荷方程(generalized watershed loading function,简称GWLF)作为一个简单有效的集总参数流域模型已经受到了国内外研究者的广泛认可。在笔者前期研究成果的基础上,对原始GWLF模型的算法和已有水文框架进行了深入修改,添加了河道模块内泥沙悬浮、沉积过程以及污染物衰减过程,进一步增加了模型在空间属性基础上的通用性。以安徽省新安江屯溪监测站为收口断面的上游流域为研究区域,对改进后的GWLF模型(revised GWLF)进行了应用测试,并在月尺度上针对流量、泥沙量、溶解性氮负荷量和溶解性磷负荷量的模型输出结果与原始GWLF模型进行了比较。3项统计学指标和时间序列图表明,改进版模型能够在不添加额外数据需求的前提下,更好地重现流域内水文、泥沙和水质的循环过程。     

基于单轴约束试验的早龄期混凝土开裂行为评价

早龄期阶段,大体积混凝土由于自身变形受到相邻构件或地基的约束产生温度应力,一旦拉应力超过混凝土自身强度,混凝土便会开裂。鉴于传统的约束圆环法和平板法无法考察温度历程对大体积混凝土温度开裂行为的影响,基于研制的新型开裂全过程仿真试验机在实验室内实现了对混凝土日降温0.3 ℃的速率控制,重现了大体积混凝土浇筑后的真实温度历程,测量了不同龄期（3、7和14 d）快速温降条件（0.5 ℃/h）下混凝土的温度应力,并基于开裂温差分析了龄期和水泥类型对早龄期混凝土抵抗快速温变性能的影响。试验结果表明,混凝土抵抗快速温变的能力与龄期（强度）正相关,松弛能力随加载龄期的推迟逐渐减弱;低热水泥混凝土较中热水泥混凝土应做好更严格的早龄期阶段表面保温措施。     

超期服役大跨海港钢栈桥结构动力特性测试分析与安全评估

超期服役大跨海港钢栈桥结构动力特性方面的研究较少。采用现场测试与有限元数值模拟分析相结合的方式,对106m跨度的超期服役大跨海港钢栈桥结构的动力特性进行了系统研究,明确了不同激励方式对结构模态测试结果的影响程度,测试得到了超期服役的106m跨度的典型简支下承式抛物线型空腹钢桁架栈桥的动力特征参数,并根据三年的栈桥结构固有频率测试结果,基于结构固有频率变化对栈桥结构的安全状态进行了评估。试验与分析结果表明：初速度激励法、初位移激励法与脉动测试法测试得到的栈桥固有频率基本相同,因此,结构模态测试时,可根据现场的测试条件灵活选取三种激励测试方式,结果是一致的。现场实测得到的栈桥模态参数表明,栈桥结构的阻尼比不超过0.03,其竖向一阶固有频率在1.70Hz左右,竖向一阶振型具有一个振型节点,这是典型简支下承式抛物线型空腹钢桁架结构振动特性的特殊之处。根据三年的栈桥结构固有频率测试结果及变化规律,评估超期服役栈桥结构的安全状态是良好的,结论与现场外观检测的结果一致。以上工作和结论可为类似码头的简支下承式抛物线型空腹钢桁架栈桥的动力特性测试及结构安全检测评估提供一定的经验参考。     

大型舰船岸基恒张力系泊装置的理论计算及系统设计

为了解决大型舰船驻泊时系泊缆绳瞬时张力过大而发生断裂的问题，提出一种岸基恒张力系泊装置，采用容积变化式的恒张力液压控制原理，主要内容包括设计要求及工作原理、理论计算及关键元器件选型、机械结构设计、液压系统设计、系统仿真。分析结果表明：此系泊装置在不改变现有系泊设施和缆绳的情况下，可以将系泊缆绳张力控制在一个相对固定的范围内，从而可以确保缆绳不发生断裂，并且可单独安装，需要的能量很少，经济实用。