东海大桥桥梁桩柱承台水动力模型试验研究--第二部分:作用于群桩及承台上的波流力

在本系列研究第一部分单桩试验的基础上,对不规则波与均匀流共同作用于斜群桩的水动力特征进行了试验研究。由于群桩效应使得各组成桩的受力不均匀,通过试验研究,分析了群桩中各组成桩及群桩总体折减系数随KC数的变化、受水深及流速的影响。在频域内采用相关函数法进行了谱分析,得到波面谱与波力谱的相关关系。初步讨论了作用在斜群桩和承台结构上的波流力。     

单桩柱和波浪双向流固耦合的数值模拟

以单桩基支撑结构为对象,建立模拟波浪和单桩柱结构的三维模型,采用k-ε湍流模型和VOF运动界面追踪方法,实现了桩柱和波浪之间的双向流固耦合模拟,得到了波面三维显示图、流固交界面压力分布图和桩柱结构的受力图。还对桩柱上的最大等效应力做了研究,其变化范围是15 704~16 320 Pa,根据Von Mises屈服准则可知,桩柱在这种波浪条件下是稳定的。     

桩柱上破波力的特性分析*

本文分析了破碎波对桩柱作用力的机制，认为破碎波在静水面以上对桩柱的冲击力和静水面以下的绕流力的机制是统一的。在计算冲击力时，水的压缩性可略去；气垫效应对曲率半径小的桩柱不显著；用现今开发的破碎波流场的计算结果，可简单地用动量原理估算破碎波对桩柱的冲击荷载。     

水流中波浪谱变形的理论分析与试验研究

基于波浪作用通量守恒和波数守恒的准则,本文提出了一个可用于计算任意水深条件下波面谱、水平速度谱及加速度谱在水流作用下变形的解析分析方法。文中还讨论了底摩擦所产生的能量损耗问题,提出了一个基于等效能概念的线性化剪应力模式。作者进行的不规则波试验表明无论是波面谱、水平速度谱与水平加速度谱或是底摩擦所产生的波能损耗,计算值与试验结果吻合都相当好,因此可在实际工程中确定波况和计算波浪力时予以应用。     

桩柱上破波力的特性分析

本文分析了破碎波对桩桩使用力的机制，认为破碎在静水面以上对桩柱的冲击力和静力面以下的绕流力的机制是统一的。在计算冲击力时，水的压缩性可略去；气垫效应对曲率半径小的桩柱不显著；用现今开发的破碎流场的计算结果，可简单地用动量原理估算破碎波对桩柱的冲击荷载。     

规则波作用下倾斜桩柱的受力研究

本文通过实验研究,测试了水平桩柱及倾斜桩柱在规则波作用下的波浪力。基于Morison方程和Stokes二阶波理论,分析研究了不同埋深情况下水平桩柱的受力及其水动力系数C_D、C_M随K_C数的变化规律;分析研究了不同倾角情况下,倾斜桩柱的受力及其水动力系数C_D、C_M随K_O数的变化规律,同时还探讨了在同一倾角情况下,桩柱在一端出水和全部埋于水下时,水动力系数C_D、C_M的差别。     

作用于直立堤墙与桩柱的波峰高度分析计算

直立堤墙和桩柱波峰面高度的计算方法分散于现行港口与航道水文规范中的波浪荷载计算条文内,相关公式不直观,分析计算不够方便。结合规则波无因次周期与相对水深的关系等,经进一步分类推演,"析出"作用于直立堤墙和桩柱的波峰高度与波高关系的计算公式与图表,便于使用与查算;针对电力工程中波峰面高度计算可能遇到的问题展开讨论,提出分析计算的相关建议,以求在工程实践中准确计算与合理取值。     

规则波中承台和桩柱水动力的实验研究

本文对规则波作用于承台及单桩的水动力特性进行了试验研究。承台底面的压强及桩柱的水动力荷载分别采用压力传感器、四分力天平量测。主要研究了冲击压强沿承台底面的分布,给出了冲击压强随承台相对净空及相对长度的变化规律。由于上部承台的加入,下部单桩的水动作用力将变化。讨论了承台对桩柱受力的影响,并与上部无承台的单桩受力结果进行对比分析。     

高桩码头抗震性能的pushover分析

阐述了pushover分析的基本原理.在所采用的分析桩滞回特性的基础上,得出等效阻尼比与延性系数的关系,根据中的反应谱,提出评价高桩码头抗震性能的pushover分析方法,通过迭代计算确定高桩码头结构的目标位移需求.与收集的国内外16个不同地震记录波时程分析结果的比较表明,pushover方法分析所得目标位移需求结果与时程分析的平均计算结果十分接近,证明pushover方法可用于实际工程高桩码头抗震性能的分析和评估.     

湖泊风浪特性及风浪要素的计算

对太源风浪观测资料的分析，得到了浅水湖泊中波同，波周期的统计分布，以及特征波要素之间的关系。采用自相关函数和最大熵法进行谱分析，得出了相应的无因次谱。文中的湖泊风浪计算方法可代价 计算水库风浪参考。     

湖泊风浪特性及风浪要素的计算

对太湖风浪观测资料的分析，得到了浅水湖泊中波高、波周期的统计分布，以及特征波要素之间的关系。采用自相关涵数法和最大熵法进行谱分析，得出了相应的无因次谱。文中的湖泊风波计算方法可供计算水库风浪参考。     

破碎波对桩柱的作用力及其流场的研究进展

破碎波对桩柱结构的作用力是海洋工程和近岸工程中十分关心的问题。同进行波相比,破碎波的作用力要显著地加大,问题的处理也复杂得多。这一过程的物理本质至今尚未完全弄清。本文试图对这一问题以及与此密切相连的破碎波流场的研究情况作—概述,为进一步研究提供参考。     

计算机图像显示在桩身质量检测中的应用

本文根据应力波理论在桩身质量检测中的应用,分析了波在桩身各杆单元界而处反射和透射的传播原理。据桩顶进行瞬时激振的速度响应和界面反射系数及其与桩形之间的关系,用计算机模拟图形显示,使之有效、快速地显示桩的形状。     

垂直桩柱正向波流力的计算及水动力系数C_D、C_M分析方法的探讨

文中首先综述了目前常用的水动力系数C_D,C_M的分析方法,并通过大量实验结果的分析对比得出,只要按本文所定义的KC数相同,则无论是纯波场,还是波流共存场,不管是规则波情况下还是不规则波情况下,都应具有相近的C_D、C_M值。文中还通过计算值与实验结果的对比,验证了本文所述波流共存场中不规则波情况下桩柱波流力计算方法是切实可行的。     

高桩码头Pushover分析影响因素研究

非线性静力分析方法或Pushover分析方法是近年提出并在高桩码头抗震设计中得到应用的位移计算方法,该方法将Pushover曲线与反应谱相结合对结构位移进行估计。探讨了影响高桩码头Pushover分析结果的因素,对Pushover分析的能力谱法和N2法及能力谱法中采用的不同等效线性化方法、等效阻尼比公式和不同反应谱进行了定性和定量分析,同时通过一个实际工程案例,比较了上述不同情况的目标位移计算结果。研究表明,能力谱法与N2法的计算结果之间存在差异,差异的大小与能力谱法采用的等效阻尼比计算公式有关;能力谱法中,不同等效阻尼比公式和反应谱曲线下降段的形状对高桩码头目标位移的计算结果有较大影响;Pushover曲线双折线化方法对位移计算结果的影响不是很大。     

波浪荷载作用下桩柱动力响应分析

参照大连理工大学海动研究室的实验条件和数据,基于 Workbench 平台,应用 FLUENT 流体模拟软件,通过 UDF 编写二阶 Stocks 波浪方程进行波浪模拟。建立三维数值水槽模拟原型实验,获得了作用在柱体上的正向力和横向力的变化曲线,与真实实验数据比对良好。通过监测获得波面处水质点运动曲线,发现水质点运动不是类正弦变化,而是有规律的“二次跳跃”变化;通过对柱体结构动力响应分析,得到了位移响应曲线,并给出了工程建议。     

作用于群桩上的波浪力

通过规则波及不规则波的水槽试验,测定了作用在单桩上、双桩横排、纵排以及4根桩方阵排列时各组成桩上的波浪力,分析了波浪作用下桩力水动力系数,纵向力及横向力间关系,得到了群桩中各组成桩的桩力群桩系数变化规律。     

应力波在粘弹性桩中的传播特性

推导了桩侧土作用下的粘弹性桩的振动方程;研究了位移波和应力波在不同类型的基桩中的传播特性,通过对应力波传播特性的研究,不仅有利于提高基桩检测的理性认识,而且为实测响应的解释和参数的估计提供了较为严格的理论依据。     

高桩码头工程钢管桩沉桩施工技术与质量控制

以湖北省黄冈市浠水港兰溪港区绿色建材循环经济产业园码头工程为依托,针对如何保证高桩码头工程钢管桩沉桩施工及其质量控制进行了相关阐述,希望该工程实例及多年积累的施工经验能够有助于国内类似行业解决其存在的问题并能够提升相关工程技术水准与质量。     

柱锤夯扩桩技术的应用

桃林口水库生活基地地基加固工程选择了四种方案，最后采用柱锤夯扩桩技术既经济又合理，为最优方案。柱锤夯扩桩是一种新型桩，在秦皇岛地区为第二例，通过施工工艺和桩基检测结果表明，采用该技术加固地基是成功的。