大直径单桩基础冲刷防护范围及防护效果试验研究

目的  海上风机服役期间受到长期波流联合作用,极易发生局部冲刷,从而威胁到风机的整体稳定性和安全性。 方法  针对直径8.0 m风电基础开展了比尺1∶30的正态物理模型试验,对冲刷深度和砂被、固化土防护范围和防护效果进行了研究。 结果  结果表明,考虑水动力条件较好情况下,模型最大冲深为0.133 m,采用厚度1 cm拼合尺寸1.0 m×1.0 m砂被可以满足稳定性要求,采用固化土防护时需要防护范围不小于5倍桩直径,并需要在固化土边缘铺设块石避免固化土下部发生淘刷。 结论  试验结论可为同类工程冲刷试验和工程设计提供参考。     

基于实测的海上风电基础局部冲刷及防护措施效果对比研究

海上风电单桩基础局部冲刷普遍存在,且极限冲刷深度是开展基础结构设计的重要参数。因此,针对海上风电单桩基础,基于江苏某海上风电场的冲刷实测数据,研究韩海骞公式、王汝凯公式、Qi&Gao公式冲刷计算值与实测值之间的关系;分析对比抛石、固化土及砂被3种冲刷防护措施的防护效果。结果表明：3种计算方法可较为准确预测单桩基础的局部冲刷深度;固化土、砂被、抛石对冲刷防护的效果呈递减趋势。     

开孔护圈对海上风力机单桩基础的冲刷防护试验

基于圆形护圈调整桩基局部流场，护圈开孔进一步交换上下两侧水体，降低结构振动并减少桩基冲刷深度，从而维持风力机的正常运行。为验证开孔护圈的防护效果，开展不同开孔型式护圈防护下的单桩基础冲刷物理模型试验。通过设计9种不同型式的开孔护圈，探究护圈开孔形态、开孔数量和开孔位置对防护性能的影响。结果表明：护圈改变桩基边缘冲刷形态，护圈开孔可提高桩基前期冲刷速率；相比传统护圈，内侧开孔护圈和外侧开孔护圈防护效果较差，而中间开孔护圈可进一步减小单桩基础周围冲刷深度，并控制冲刷深度不均匀性，提升护圈防护效果。     

海上风电场单桩基础局部冲刷深度计算方法适应性研究

针对在海上风电中应用最为广泛的单桩基础，基于山东、江苏、浙江等地海上风电场的冲刷实测数据，对海上风电场的冲刷深度分布情况进行讨论。同时，运用Qi&Gao公式、韩海骞公式、王汝凯公式对各风电场的理论冲刷深度进行计算，并分析计算结果与实测数据之间的关系，研究各冲刷计算方法的适应性。结果表明，上述3种计算方法可在一定程度上预测单桩基础的局部冲刷深度。     

延河包西铁路大桥冲刷规律及其防护措施

研究包西铁路大桥冲刷规律及其防护措施,对于减少灾害,保护大桥安全意义重大。基于延河庙沟堤防工程的动床河工模型试验,观测了不同流量工况下包西铁路大桥的群桩基础局部冲刷情况,着重分析了局部冲刷成因。在此基础上,简化群桩基础模型,提出以四面六边透水框架群作为防护措施,并采用Fluent软件进行三维数值模拟,对比分析了有无防护措施两种情况下的流速分布特征。结果表明,四面六边透水框架群可大幅降低群桩基础前部及两侧行进流速,可达到减速落淤效果,该防护措施可行。     

基于改进RBF代理模型的海上风机单桩基础优化设计北大核心CSCD

文章提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络结合粒子群算法(PSO)的海上风机单桩基础优化设计方法。该方法考虑局部冲刷的影响,提高了优化计算效率和结构安全性。首先,基于6.45 MW海上风机单桩基础工程实际问题,以泥面以下部分的桩径、壁厚和桩长为设计变量,采用拉丁超立方抽样法选取样本点;然后,建立考虑局部冲刷的单桩基础有限元模型并计算响应值,构建RBF代理模型,结合PSO算法进行全局寻优。寻优结果表明:考虑局部冲刷影响的海上风机单桩基础优化设计结果更趋于安全;适当增加桩径和壁厚比增加桩长更加经济;使用RBF代理模型能显著提高优化效率。     

波浪荷载下砂质海床液化抑制的试验研究

在波浪荷载作用下，砂质海床往往会由于海床液化最终导致海床的整体失稳，而海床整体失稳的发生将对其上部承载结构物(近海风机、石油平台等)的稳定性产生严重影响。为控制海床液化的影响，大量学者采用解析、数值和现场试验方法对分层海床的海床响应及液化抑制问题进行了研究，但相关的室内试验研究仍处于起步阶段。为进一步完善海床液化相关试验规律及数据，本文采用一维圆筒试验设备对波浪荷载下砂质海床的响应和液化抑制问题进行了试验研究，发现当替换一部分海床为液化保护层后，海床的液化会被极大地抑制，而当替换的液化保护层厚度达到海床总高度的10%以后，海床将完全不发生液化现象。     

浅基桥梁墩台下游防护拦沙坝的试验研究

针对典型工程采用水力模型试验的方法对桥墩下游拦沙坝的稳定及防护作用进行了研究,实例表明,在桥墩下游修建拦沙坝作为遏制浅基桥梁附近河段溯源冲刷的工程防护形式是可行的,拦沙坝减缓桥墩附近局部冲刷的作用明显,提出的防护拦沙坝的形式、尺寸等参数为浅基桥梁工程防护设计提供了参考依据。     

闸坝式水电站下游局部冲刷坑的计算方法

为准确评价闸坝式水电站下游局部冲刷问题,针对泄水闸结构、下泄水流特点及主河道地质条件,制作了巨亭水电站闸坝断面模型,并进行了4种泥沙粒径多种流量下的冲刷试验,分析了影响闸坝式水电站局部冲刷的主要影响因素,包括单宽流量、上下游水位差和泥沙粒径,拟合出局部冲刷坑深度和最深点距闸底板末端距离公式,并选取了另外4个工程的冲刷资料对公式的适用性进行了验证。结果表明,计算值与实测值吻合较好。     

圆柱桥墩清水局部冲刷透水三杆架体防护特性试验研究

鉴于透水三杆架体在护岸工程应用中表现出的较好防护效果,通过变坡水槽试验研究了圆柱桥墩采用透水三杆架体防护后行近流速、行近水深、布设密度、冲刷历时等特征因素对防护效果的影响,并分析了透水三杆架体的防护特性及最优设计防护范围。结果表明,布设密度相同时桥墩前最大冲深随流速和水深的增加而增大,水流条件不变时增加布设密度能有效缩减桥墩周围最大冲深;透水三杆架体杆件体积率大于0.229后水流条件和布设密度的变化均不能影响防护效果;透水三杆架体能有效减缓冲刷进程,冲刷历时最大可增至无防护时的3.28倍;最优设计防护范围可在不同布设密度时透水架体防护下的最大冲刷范围和2.8倍墩径之间选取。     

考虑冲刷的单桩式海上风力机动力响应研究

为了研究复杂海洋环境下桩周冲刷对海上风力机动力响应的影响,以美国可再生能源实验室5 MW海上风力机为研究对象,建立风力机塔架-单桩-土体有限元模型,计入风浪和地震荷载对冲刷情况下的单桩式海上风力机进行动力响应研究。对比分析不同冲刷深度以及冲刷坡角对风力机系统固有频率和动力响应的影响。研究表明：当冲刷深度增加到二倍桩径时,风力机一阶固有频率降低至转子1P频率附近,容易引起共振;在风浪荷载以及风浪、地震联合荷载作用下,冲刷坡角不变,风力机最大位移与弯矩随着冲刷深度增加而增大,疏松土质条件下的增量大于紧密土;保持冲刷深度不变,冲刷坡角的变化对风力机动力响应影响较小。     

高坝块体护底水垫塘水动力特性研究

为寻求水垫塘防护理念上新的突破,结合目前研究现状,针对高坝挑流消能防冲护底问题,采用模型试验与数值模拟相结合的手段,分析和模拟了挑流消能的关键问题——塘消能与冲刷过程,比较了传统平底水垫塘和块体护底水垫塘的水流形态、塘内水面线、流速分布及底板压力,得出冲击区的抗冲块体能明显降低水流对结构的破坏能力,块体护底水垫塘可缩减传统水垫塘尺寸。     

废黄河地涵工程冲淤成因及其防治措施

近年来,废黄河地涵工程出现冲淤现象,对防洪和工程安全均产生巨大隐患。通过模型试验分析了废黄河上游引河段的水流流动情况及主要冲刷区和淤积区的位置和面积,利用加丁坝挑流方式,改善上游水流状态,同时利用Flow-3D软件对地涵工程及其上下游河道进行三维水动力数值模拟。结果表明,地涵工程上游左岸有回旋区及低速区,极易造成淤积,而在河道中央及靠右岸的区域,水流流速较快,容易产生冲刷现象;建议采用3种方案交替运用的方式来进行控制,同时添加两道斜向下游的丁坝,对改善河道流态和防冲减淤具有重要的工程参考意义。     

基于多维虚拟电流差动母线保护研究与应用

[目的] 为了实现母线倒闸操作过程中母线保护在隔离刀闸出错情况下,仍然可以可靠快速地切除故障母线,提出了母线双位置刀闸配置与虚拟电流差动量互校原理,并对其进行了理论分析和动态模型仿真测试。 [方法] 基于上述需求,利用刀闸的双位置信息辅助虚拟电流差动逻辑,则可以很好地解决变电站倒闸过程中出现的问题。 [结果] 母线保护接入刀闸双位置信息从数学量化理论来说,降低了位置错误的可能性,再辅以虚拟电流差动逻辑来纠错,能很好的避免变电站倒闸操作出现问题导致母线无选择性的跳闸。 [结论] 母线保护接入双位置刀闸辅助开入,并辅以虚拟差动逻辑判据,可有效对倒闸操作过程中发生的刀闸位置异常进行纠错处理,从而确保母线保护的选择性和可靠性。     

感潮河段横向泄洪冲刷和淤积特性试验研究

为研究横向直排泄洪对感潮河段局部冲刷和淤积问题,以闽江魁岐泄洪枢纽工程为例,通过大比尺水力模型试验,分别设计了不同河道径流、泄洪历时及涨落潮等试验工况,观测了不同试验工况下的河床冲淤特性.结果 表明,短历时泄洪落潮工况冲坑深度较涨潮工况增加约35％,长历时泄洪涨落潮工况冲坑深度相差约4％;受涨潮顶托作用,涨潮工况下河床...     

紧邻高架城轨站深基坑支护数值模拟与施工控制

目的 城市轨道是综合交通系统中最重要的组成部分,对变形控制要求极高。一直以来,避免或降低临近深基坑等外部作业对轨道承台桩结构造成的不利影响,确保轨道结构的正常使用和运营是一项重点和难点工作。 方法 以毗邻广珠城际轨道交通前山站的某深基坑为项目依托,采用土工试验、数值模拟、经验分析与现场监测等多种方法,分析了深基坑开挖过程中遇到的难点、变形要求及诸多工程问题,研究了深基坑开挖对毗邻高架城轨站承台桩等结构的影响和基坑支护体系的变形特征。 结果 研究结果表明：城轨站承台桩计算的各项变形指标与实际监测的各项变形指标均小于允许值,满足城轨站承台桩结构的变形要求及施工控制要求;毗邻城轨站段采用地下连续墙+三道内支撑,其余各段采用排桩+三道内支撑的支护方案安全可靠、科学合理、切实可行;提出的施工控制措施有效地解决了施工控制难、变形要求高、场地条件复杂等诸多工程问题。 结论 合理的支护方案、可靠的数值分析、有效的施工控制措施和相应的研究方法、思路可为相似工程问题研究提供参考借鉴。