半潜型风电浮式基础运动特性试验研究

针对5 MW海上风机半潜型浮式基础的运动特性进行模型试验研究,考虑系泊线、塔柱及叶片,采用1∶50的比例制作浮式基础在内的风机系统模型,设计加工了人工风场产生风载荷。通过无接触式光学六自由度三维运动测量仪测量模型在风浪联合作用下的运动响应,测试不同海况、不同风速下的风机系统运动响应,得到了风机系统的固有运动特性,幅频响应特性,以及定常风对浮式风机纵荡、垂荡、纵摇的影响规律。通过实验结果,评估了风机浮式基础在不同海况下的发电作业和生存能力。     

Methodology for estimating probability of dynamical system’s failure for concrete gravity dam简

Methodology for the reliability analysis of hydraulic gravity dam is the key technology in current hydropower construction.Reliability analysis for the dynamical dam safety should be divided into two phases：failure mode identification and the calculation of the failure probability.Both of them are studied based on the mathematical statistics and structure reliability theory considering two kinds of uncertainty characters（earthquake variability and material randomness）.Firstly,failure mode identification method is established based on the dynamical limit state system and verified through example of Koyna Dam so that the statistical law of progressive failure process in dam body are revealed; Secondly,for the calculation of the failure probability,mathematical model and formula are established according to the characteristics of gravity dam,which include three levels,that is element failure,path failure and system failure.A case study is presented to show the practical application of theoretical method and results of these methods.     

软黏土不排水循环应力应变关系的数值模拟

对程星磊等提出的总应力形式增量弹塑性本构模型进行二次开发,以模拟复杂应力状态下软黏土的响应。通过Newton-Raphson算法,对材料非线性问题进行迭代求解;针对本构模型中应力反向等一系列关键性问题,应用欧拉切线算法编写了有限元程序,并结合子增量方法提高了计算精度。预测了软黏土在轴对称应力状态下的响应,得到了应力应变关系曲线,将其与单元预测结果进行比较,二者趋于一致,从而验证了有限元程序编写的合理性。利用该程序模拟三轴不固结不排水试验,模拟结果与试验吻合良好,表明该本构模型有限元程序可以反映轴对称应力状态下软黏土的不排水应力应变特性,可应用于更加复杂边值问题的模拟计算。     

围海造陆工程对海底管线的影响及防护方案的研究

在海底管线上部进行围海造陆,吹填土对海底管线近海登陆接岸部分管段的安全存在着一定的影响。当围海造陆回填高度过大时,管道中的附加应力与管道在运行状态下原有温度应力的组合可能超过管道材质的屈服应力,管道极有可能发生破坏,造成严重的工程和社会问题。本文通过理论计算与数值分析的手段对海底管线在吹填荷载作用下的应力分布进行了分析,提出围海造陆中海底管线的荷载过渡防护的概念,基于该理念通过理论计算及有限元分析提出了海底管线保护方案并在工程中得以应用,根据工后监测数据证明了该方法的可行性。     

基于超熵产生的河型稳定判别式

基于非平衡态热力学理论中的超熵产生研究河型的稳定性,对河型是否有可能转化做出定量判别分析。选择河流系统的广义力和广义流,构造出河流的超熵产生以及超能耗率,根据超能耗率推导出河型稳定判别式。应用该判别式分析了黄河下游5个河段3种不同河型的稳定性,计算结果表明这5个河段的河型是稳定的,近期没有发生河型转化的可能性,与实际情况相符。利用该河型稳定判别式,不仅可判别河型的稳定性,还可以预测河流调整方向,为河流整治工程提供科学依据。     

饱和黏土中复合条形防沉板基础承载特性研究

防沉板基础是深海油气资源开发中常用基础形式,其承受的荷载具有复杂性、非线性和不确定性,给防沉板基础的稳定性研究带来了巨大挑战。基于条形基础的承载特性提出了新型复合条形防沉板基础的结构形式,通过优化基础条数量n、宽度B和间距l可实现复合条形基础承载效率系数的最大化。结合工程设计实例,开展了该新型结构基础与传统矩形防沉板基础的对比设计。研究表明,在基础底面积相同的情况下,复合条形基础的竖直向极限承载力与矩形防沉板基础相比提高10%~20%。当复合条形基础的基础条宽度B一定时,地基竖直向极限承载力随着l/B的增加先增大后减小,最后趋于稳定。对不同的基础条宽度B,地基竖直向极限承载力均在l/B=0.2时达到最大值,且随着基础条数量n的增大而增大。     

土体加固对筒型基础承载特性的影响研究

为正确评估软体地基加固对提高筒型基础承载力的影响,建立考虑土体渗流~应力耦合效应的三维数值模型,模拟了筒顶负压抽水的土体加固过程,分析了筒内土体加固对筒型基础承载特性的影响。研究结果表明:在负压加固作用2.5 d后,筒顶沉降趋于平缓,孔隙负压扩散范围广,筒内土孔隙比下降幅度大,加固效果较好。此时,筒土之间接触更为紧密,极端荷载下筒顶脱开率大幅下降。在单一加载情况下,土体加固提高竖向设计承载力42.6%,水平设计承载力129.2%,抗弯设计承载力69.6%,竖向极限承载力4.4%,水平极限承载力61.3%,以及抗弯极限承载力99.1%。在复合加载情况下,土体加固前后V~M、V~H、V~H~M包络线存在一定的差异,未加固土体筒基的包络曲线分布在加固后的筒基外侧。通过试验数据对计算模型进行验证,吻合良好。这意味着现有的筒型基础设计仍有较大的优化空间。     

天津市水功能区划要求下海河干流排涝问题研究

按新的海河干流水功能区划要求,海河干流将不再承担上游来水的行洪任务。因而有必要分析探讨新形势下海河干流的排涝问题。在充分考虑海河干流水功能区划要求的基础上,通过推求设计暴雨、进行产汇流计算,建立海河干流汇水区一维水动力模型,模拟了海河干流在经历不同重现期(3年、5年及10年一遇)设计暴雨下的排涝水位。在此基础上,对多种排涝方案进行比选,给出了适当的排涝方案,以缓解水功能区划要求下天津市海河干流的排涝矛盾。     

倒T型导管墙桩基防波堤循环承载力有限元分析

为考虑软土地基循环软化效应,通过二次开发将软土的循环强度嵌入大型通用有限元软件ABAQUS平台中,基于拟静力分析建立倒T型导管墙桩基防波堤结构稳定性计算模型。通过有限元法分析了结构在波浪荷载作用下的循环承载力,并探讨了土体循环软化效应对结构破坏模式产生的影响以及结构尺寸参数对循环承载力的影响。研究结果表明:考虑土体循环软化效应时倒T型导管墙桩基防波堤结构的循环承载力较不考虑土体循环软化效应时极限承载力明显降低,降低程度在28.72%~41.20%之间;考虑土体循环软化效应后,该结构破坏模式有可能发生改变,其破坏模式可能由桩身屈服引起结构失稳转化为土体强度不足导致结构破坏。     

三峡水库蓄水后守护型工程对改善长江中游航道条件的作用

运用河流动力学理论,推求出整治水位下河槽在冲刷前、后航深变化值的表达式,对表达式的理论分析结果表明,在三峡水库下泄清水冲刷的条件下,通过守护关键可动洲滩,控制航槽不向两侧展宽,同时控制航槽内低矮的洲滩不被冲蚀,使清水冲刷只向纵向发展,就能达到增加航深的目的,这正是守护型控导工程对改善航道条件的积极作用所在。以长江中游荆江藕池口河段和太平口河段为例,计算了这两个河段守护关键可动洲滩后航深的变化值,模型计算值与实测断面概化后得到的航深变化值基本一致,进一步验证了守护型工程实现航道改善的作用。