2020(9):1-5.
摘要:三峡升船机是三峡枢纽两大通航建筑物之一,主要为客货轮和特种船舶提供快速过坝通道。船舶进出三峡升船机船厢过程中,船厢侧水体质量变化和水面波动产生的纵向倾斜力矩均由船厢对接锁定机构承担,如果船厢侧的荷载变化超过对接锁定装置的允许值,将影响船厢对接安全。建立了比尺为1∶12的三峡升船机船厢及下游引航道局部物理模型,针对3 500 t散货船开展船舶进出船厢的水力学模型试验,分析船舶吃水、船舶进出船厢的速度、水面波动与锁定机构受力间的关系。从保障三峡升船机船厢对接锁定机构安全角度,建议通过三峡升船机的3 500 t散货船进出船厢航速0.5 m/s时,船舶吃水不大于2.70 m。
2020(9):6-13.
摘要:基于运行特性要求,水力式升船机将控制阀门设计为“一主两辅”的组合形式,多阀门同时向同一有限腔体内排放水体。为尽量降低多股紊动射流对阀门段的冲击影响,亟待解决分配三阀流量问题。以景洪水力式升船机为依托,基于充水系统阀门段建立三维数值模型,研究组合阀不同运行方式下的阀门段流场特性,讨论组合阀运行方式与流场均匀度的关系。研究成果表明:1)在主阀、辅阀单独运行或主阀与一台辅阀联合运行时,阀门段存在明显的偏流和涡旋低压区。2)在突扩体的整流稳压作用下,这些不利水力现象虽然不会危及升船机的运行安全,但考虑到运行的合理性和高效性,这些极端工况也应尽量避免。3)基于流场均匀度分析可知,三阀联合运行是最佳的组合阀运行方式。
2020(9):14-18.
摘要:水力式升船机以水力代替电力的新型驱动方式,在高坝通航领域具有里程碑意义。为保障水力式升船机安全运行,针对其驱动核心输水系统运行安全进行风险分析。构建水力式升船机输水系统运行风险评估方法的理论体系,剖析输水系统运行原理,阐明输水系统竖井水位差风险特征;基于云模型理论,建立输水系统竖井水位差风险预警指标;依托景洪水力式升船机,预测100米级水力式升船机输水系统竖井水位差风险指标阈值。结果表明,本方法可有效控制由竖井水位差引起的水力式升船机运行风险,将其应用于水力式升船机领域风险预警,能够为水力式升船机的运行风险防控提供决策。
2020(9):19-24.
摘要:提高水力式升船机输水系统各支孔出流的同步性有利于减小船厢倾斜量,是水力式升船机安全运行的基础。通过理论推导,确定水力式升船机长廊道输水系统支孔流量差异的主要影响因子;利用二维数学模型模拟水力式升船机运行过程中输水系统出流过程,定义最不利时刻各支孔流量标准差为特征指标衡量支孔流量不均匀度,获得支孔出流特性对相关因素的响应规律,并对各影响因素进行敏感性分析。
2020(9):25-32.
摘要:基于无规则网格的有限体积海岸海洋模型(FVCOM),建立适用于辐射沙脊群海域的三维潮流数学模型。为了更好地贴合不规则海岸边界,平面采用三角形网格剖分,垂向采用σ坐标进行模拟。结果表明,模型的计算值与观测值吻合良好,较好地反映了研究海域流场的时空分布特征。整个海域流场由南、北两股潮流向弶港辐聚辐散,各深槽流速较大而集中,流向与深槽走向十分一致;弶港以北,表、底层余流方向都是从南到北的沿岸流,南部海域的近岸余流有逆时针的旋转流,近深槽余流大都指向深槽。
2020(9):33-39.
摘要:动床模型试验中,在满足相似性条件基础上,仍可能会出现轻质沙沙波一定程度的异常发育现象,这一偏差将影响阻力相似及水流、泥沙运动状态。为寻求扼制轻质沙沙波异常发育的有效途径,借助水槽试验,通过控制变量法分析不同水流条件、不同粒径、不同密度条件下轻质沙沙波形态变化。研究表明:在本试验水流条件下(Fr =0.10~0.32,U/Uc=0.8~2.5),利用U/Uc可更全面地表达其与轻质沙沙波形态的变化关系;在合理范围内增大轻质沙粒径及密度,可使相对波高及波长粒径比减小;基于詹义正公式,建立本试验条件下轻质沙沙波Δ/h与U/Uc的拟合公式。
2020(9):40-44.
摘要:通过封闭有压矩形管槽的物理模型试验,对长江口航道底质淤泥质粉沙原状土进行冲刷试验,分析原状土的起动和冲刷特性,以及土样深度对土样冲刷效应的影响。结果表明,冲刷前后的泥沙沉积密度相当,冲刷后的土样含沙量较小,沉积密度略小于冲刷前。土样的临界起动切应力随着临界起动流速增大而增大,两者满足指数关系且函数拟合性较好。随着土样深度的增加,土样的冲刷率和冲刷系数均减小,这表明位于长江口航道的底质泥沙随着深度呈现不均匀的分布特征,深度越大的泥沙抗冲刷能力越强,深度越浅的泥沙颗粒组成越不稳定,容易被水流扰动冲刷。
2020(9):45-49.
摘要:针对水运工程混凝土受弯构件采用高强钢筋后裂缝宽度计算的问题,通过分析国内各专业混凝土规范的裂缝宽度计算公式,得出水运工程规范裂缝宽度的计算结果最大。在设计中虽然采用高强钢筋,但钢筋用量基本不变,限制其强度的发挥,不利于高强钢筋的推广,根据其他学者的同类统计公式,提出适用于水运工程的裂缝宽度修正公式,并经对比验证。结果表明,本文公式与其他公式符合性较好,可供规范修订时参考。
2020(9):50-55.
摘要:海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,涌浪对防波堤的作用未得到全面认识。越浪量一直是斜坡堤设计中需要重点考虑的问题,其直接关系到结构的安全和使用。以某一具体港口防波堤工程为例,对其防波堤进行了波浪断面和局部整体试验,研究涌浪作用下斜坡堤(单坡、无挡浪墙)的平均越浪量,并与计算结果进行对比分析。研究结果表明:1)断面试验和局部整体试验结果表明斜坡堤越浪量随着波浪周期的增大而增大,而国内规范公式计算结果随着波浪周期的增大而减小。2)EurOtop公式越浪量计算结果不考虑波浪周期的影响;ANN(人工神经网络)方法越浪量计算结果也随着波浪周期的增大而增大。3)总体上,ANN方法越浪量计算结果与物理模型试验结果的吻合程度均明显好于国内规范公式和EurOtop公式计算结果。
2020(9):56-60.
摘要:以长江航道整治废弃疏浚砂作为主要原料制备砂浆,可以大量利用废弃疏浚砂和各种工业废渣,有效缓解天然砂石材料短缺和枯竭的问题。研究以细度模数为0.10左右、含泥量为25%左右的长江疏浚砂为原料,制备能快速成型、强度高、抗水侵蚀性能优良的绿色疏浚砂砂浆,在灰砂比1∶2、水胶比0.6、粉煤灰替代量30%时,其28 d抗压强度和劈裂抗拉强度分别达到30.1和3.6 MPa;与普通C30混凝土相比,单方疏浚砂砂浆的成本明显降低。不仅具有良好的生态和经济效益,也为航道整治疏浚砂的资源化利用提供了一条有效途径。
2020(9):61-66.
摘要:建立三维潮流数学模型,采用潮位以及分层流速流向实测资料对模型进行验证,对天津港大沽口港区东、北防波堤延伸方案的潮流分布进行模拟研究。结果表明,港区附近表层与0.6h水深处流速大小较为接近,底层流速明显较小,各层的流向较为一致;港区现状口门布置条件下,口门附近流速和横流相对较大;口门东、北防波堤延伸工程实施后,口门航道附近水流流态明显改善,横流流速也进一步减小;从水流条件考虑,该延伸方案是合适的。
2020(9):67-76.
摘要:针对低频波浪诱发港池振荡问题,通过物理模型试验研究了双峰谱中低频谱峰(fp1)和低频谱有效波高(Hs1)的变化对诱发细长港池低频振荡的影响。结果表明:1)fp1越接近港池第1共振频率,港内低频波浪响应越剧烈,通过fp1放大因子曲线可以准确识别港池的第1共振频率;同时Hs1的变化主要影响第1共振模态的波浪响应。2)基于平方小波二阶相关谱对港内波浪的非线性分析发现,fp1越接近港池第1共振频率或Hs1逐渐增大,港内波浪非线性相互作用均会明显增强。该研究结果对于涌浪和风浪长期共存的海域港口建设起到良好的指导作用。
2020(9):77-84.
摘要:针对地中海沿岸某液化天然气(LNG)高桩码头结构,为获取LNG管线接入点在地震激励下的振动幅度、振动频率和振动循环次数,为上部LNG管线设计提供必要的信息,进行结构非线性时程分析。基于国际上认可度较高的规范,探讨非线性时程分析的具体流程,包括抗震等级的确定、地震激励曲线的获取及对目标谱的匹配、材料非线性和桩-土相互作用的模拟、塑性铰的设置等。结果表明,LNG管线接入点在地震工况下的位移可以满足LNG操作基准地震动和安全停运地震动的要求。
2020(9):85-90.
摘要:近年来,我国的施工企业在“一带一路”沿线国家承揽了较多码头工程,但因对国外规范了解不深入,给施工开展带来很大困扰。以中国码头施工规范和欧洲挤土桩规范EN 12699为例,比较中国和欧洲两套现行规范在码头打入桩沉桩施工中部分条款之差异,主要结果有:1)欧洲规范原则性条文更多,中国规范则有比较细致的定量指标;2)中国规范很多内容在欧洲规范中属于应由设计方考虑的内容;3)欧洲规范对打桩监控、试验、记录有系统的规定,而中国规范仅突出记录。比较结果对于我国施工企业开展国外码头建设有所裨益。
2020(9):91-96.
摘要:港口建设会造成一定的海洋环境影响,使得周边海域的水动力条件发生改变,对水环境质量也会产生影响。采用平面二维数值模型MIKE21FM,预测了港口建设后对水动力环境的影响。通过添加平面二维非恒定的对流-扩散模块,进行悬浮物扩散预测。废水排放预测采用物质输运方程,通过差分数值模拟方法模拟典型污染物浓度场,分析了废水排放对水质的影响。在围堰的掩护作用下,港区内涨落潮流速均有较大幅度的降低,各港池内的流速均在0.25 m/s以下。围填海疏浚影响主要集中于疏浚作业点周围300 m范围内,且废水排放各类污染物的最大扩散范围控制在400 m以内。结论可为港口区域规划、设计、建设提供参考和依据。
2020(9):97-102.
摘要:某炼化一体化项目配套原油码头工程深水防波堤所处海域自然条件复杂,通过数值模拟,重新推算设计波浪要素。由于原设计波浪要素取值较低,防波堤在施工过程中遭受台风破坏。根据新的设计波浪要素和新实施的规范,提高防波堤设计标准,优化防波堤设计方案。经物理模型试验验证,采取超大型扭王字块护面和新型双层扭王字块护面结构是可行的,可供类似工程设计参考借鉴。
2020(9):103-107.
摘要:针对烟花爆竹集装箱堆场在选址规划中面临安全距离选择无参考依据,设计中的限时限量堆存计算无参考方法的问题,提出具有可操作性的技术路线,并针对技术路线中需要不断迭代调用事故后果和风险评估模型,采用试验数据修正理论模型的方法,提高建模效率和计算可靠性,并通过实例验证。结果表明,该技术路线和研究方法合理可行,可以快速获得烟花爆竹集装箱堆场的规划选址和设计堆存方案。
2020(9):108-112.
摘要:近年来,由于各类国家规范的新旧更替,油气化工码头电气设计中存在诸多争议点。针对这些问题,在新发布的油气化工码头防火规范中,对旧规范的相关条文进行了修订。本文对新规范进行细致的研读,将规范条文与工程实践紧密结合,通过对油气化工码头爆炸危险区域划分、防静电及杂散电流接地及岸电设计等方面进行分析和论述,归纳不同爆炸危险区域划分的优缺点,提出符合防火新规的防静电及杂散电流接地的做法,并对油气化工码头岸电的设置提出观点和建议。
2020(9):113-117.
摘要:针对消浪肩台对斜坡堤顶高程影响的问题,以某新建码头防波堤工程为基础,对比分析了平均越浪量和堤顶高程的多种经验公式计算结果,并和断面物理模型试验结果进行比较。经验公式计算结果显示,相同顶高程条件下,设有消浪肩台的斜坡堤可显著降低堤顶越浪量;经验公式和断面物理模型试验结果显示,设有消浪肩台的斜坡堤可显著降低顶高程。
2020(9):118-125.
摘要:窄深急弯河道下游河道主流偏向凹岸下游一侧,下游已建枢纽在同侧布置引航道则存在上引航道占据河道过流面积较大、流速指标超标严重等问题。采用整体定床物理模型及船模试验,研究窄深河道急弯下游枢纽二线船闸上游引航道的布置及其通航水流条件。结果表明,受窄深河道枢纽上游急弯和长引航道分隔墙占据深泓的影响,设计方案中的船闸上引航道口门区通航水流条件较差,不能满足船舶安全航行要求。优化方案在原方案基础上设置堤头下挑单潜坝,优化右岸河段开挖范围及形式,改变隔流墙长度以及隔流墙透空等措施,较好地改善了口门区通航水流条件并兼顾枢纽的行洪和发电,实现船舶安全通航和枢纽正常运行。
2020(9):126-131.
摘要:长江南京以下12.5 m深水航道试运行以来,福姜沙北航道(福北航道)维护疏浚量大,航道维护疏浚与通航的矛盾较为突出,而福姜沙中航道(福中水道)呈冲刷发展态势,具备进一步拓宽的基础。针对福中航道拓宽至420 m方案是否满足代表船型安全交汇的问题,开展船舶操纵模拟试验,分析不同工况下船舶交汇的安全距离及航迹带宽度。结果表明:洪季和枯季大潮涨急流条件下,福中航道420 m航宽方案可以满足15万吨级及以下船型双向通航。
2020(9):132-137.
摘要:为系统分析长江干线武汉至安庆段6 m水深航道整治工程总体安全风险,指导该项目风险防控和工程安全管控工作,采用指标体系法,分析影响武安段工程施工安全风险的主要因素,建立评估指标体系,得出了项目总体风险为较大风险的结论。评估结论可作为完善武安段整治工程施工组织设计的依据,也可为建设单位的项目组织实施、安全管理力量投入、资源配置、施工单位选择、工程保险投保等方面提供决策支持。
2020(9):138-141.
摘要:结合连申线航道整治工程,针对间隔木桩+竹篱生态护岸耐久性差的问题,提出间隔木桩+桑条秸秆拱新结构。该结构可充分发挥拱形结构良好的受力性能,解决竹篱结构单薄且受力不合理的问题;利用桐油和铜唑浸泡秸秆,提升了防腐性能。提出简便的秸秆拱制作方法,可集中规模生产,有效控制成本。试验段建设验证了此结构护岸应用的可行性和有效性:与连续木桩护岸相比,可大幅减少木桩的用量;与间隔木桩+竹篱护岸相比,可明显提升结构耐久性;同时,可实现部分秸秆的资源化利用。因此该结构经济性好,工程应用前景广阔。
2020(9):142-145.
摘要:长江中游下临江坪以上相邻河段最小航道维护水深为4.5 m,长江中游城陵矶以下相邻河段最小航道维护水深为4.2 m(试运行),而处于两河段之间的宜昌下临江坪—城陵矶河段最小航道维护水深不足4.0 m,呈现出典型的“两头深、中间浅”的格局,致使船舶在中、长距离运输时,装载能力难以充分发挥。为不断提高航道服务质量,满足宜昌、枝城等港口、船舶运输单位和沿江厂矿企业对航运的要求,对近坝河段水位、流量、航道特点、航道尺度核查等数据进行综合分析,提出提升下临江坪至陈二口河段航道维护尺度至4.5 m×150 m的可行性。
2020(9):146-151.
摘要:为探索实现长江口水文、地形和生态的大范围、高频次、抗恶劣海况的高精度遥感监测技术,利用高分五号卫星,进行了星地同步监测方案试验,获取了建模所需高光谱大数据。采用函数拟合等数据建模方法,逐步建立了含沙量等水体参数的高光谱影像反演模型,并给出含沙量浓度反演模型的输出效果,最后指出后续深化研究方向。
2020(9):152-157.
摘要:基于船舶自动识别系统(AIS)大数据,通过解析AIS原始报文,分离出关键字条,经过数据清洗、筛选后匹配其他船舶数据源,以进一步识别船舶类型并划分吨级。将大数据应用于船舶流量预测中,通过跟踪代表船型的航迹,总结出船舶航行规律和运营情况,再结合历史数据和宏观形势发展,综合预测航道货运量,基于对AIS数据的挖掘,运用分配模型预测多汊航道船舶流量,并以长江口南槽航道为例预测其船舶流量。结果表明,运用AIS大数据能有效分析复杂多变的船舶航路,从而准确地预测多汊道航道船舶流量。
2020(9):158-162.
摘要:针对目前我国煤炭码头管控方式分散,没有系统地对港口经营、生产相关和港口产业链上下游的大数据进行集中管理和分析,没有对港口全要素进行三维可视化管控等问题,提出一种港口运营管控的系统框架,获取港口及能源产业链全链条中分布于各节点的数据,并依据所得数据进行分析,生成包括历史数据和预测数据的可视化数据,据此对港口的人力资源和物力资源进行全要素管理调度,辅助港口各级管理人员对港口全链条进行更全面、直观的管理与控制。
2020(9):163-166.
摘要:水工码头灌注嵌岩桩施工时需要搭设钻孔平台。目前计算机信息技术在土木工程领域日益广泛地应用,但是利用软件分析结构物稳定性没有统一定论且种类繁多。针对这一问题,进行了结构物验算软件的研究。采用Midas Civil对钻孔平台结构进行计算,详细分析钻孔平台受力情况,对其稳定性进行理论推导,得出在不同工况下的功能需求。实践证明,Midas Civil对结构模型分析和组合验算具有明显优势,特征成果满足使用要求。
2020(9):167-172.
摘要:某深水防波堤为斜坡式结构,水深18~30 m,软土层厚度超过30 m,基础采用部分开挖换填方式,基底保留了10余米原状软土层,地基沉降较大。为准确预计竣工后地基沉降,预留堤顶沉降以满足堤顶高程的设计要求,采用数值方法研究深水防波堤深厚软土地基沉降变形和稳定性。在利用施工期水下地基监测获得的大量实测数据验证数值模型真实可信的基础上,模拟防波堤的开挖和抛填施工及长期沉降全过程,得到各典型断面的最终沉降、施工期沉降和竣工后沉降,可为堤顶预留竣工后沉降及后期防波堤维护提供参考。同时,利用该模型进一步复核了防波堤地基的安全稳定性。
2020(9):173-179.
摘要:海洋工程中,钢管桩是最广泛应用的桩型,钢管桩抗拔承载力的计算是桩基设计的一项重要内容,海外基桩抗拔承载力设计主要参照美国石油协会API RP 2A-WSD规范和欧洲规范EN1997-1。系统阐述了这两个规范与中国建筑桩基技术规范、码头结构设计规范抗拔承载力计算方法的异同,并结合实际工程计算钢管桩的抗拔承载力。对比各种方法的计算结果发现:1)在以黏性土为主的地层中,建筑桩基技术规范的计算桩侧阻力值与实测值偏差最小。2)在以黏性土、砂土为主的地层中,建筑桩基技术规范、API规范的计算值与实测值偏差最小。3)单桩抗拔承载力设计值参照EN规范的计算值最小。4)可参考《建筑桩基技术规范》、Michael Tomlinson所述方法进行软岩侧阻取值。
2020(9):180-185.
摘要:受钢结构耐久性的影响,国内插入式钢圆筒设计案例较少。基于香港机场第三跑道填海工程,提出一种在深厚软土地基上采用插入式钢圆筒作为陆域形成临时围蔽结构的设计方案。采用日本国际临海开发研究中心OCDI的二维计算理论进行结构设计,并采用Plaxis 3D软件对结构位移和整体稳定性进行复核计算。结果表明,采用OCDI二维理论进行结构设计是安全的,但位移计算结果严重偏小。研究成果可为类似工程提供参考。
2020(9):186-190.
摘要:针对绞吸船短吹距施工效益问题,以江苏启东吕四港西港池疏浚工程为例,分别对绞吸船在短吹距情况下的单泵不加缩口以及双泵加缩口的施工工艺进行研究,通过理论计算使泥泵机提供的扬程与管线阻力相匹配,对比单泵与双泵施工的横移速度、流速、浓度等施工参数,比较单泵与双泵施工的生产率和生产效益。结果表明,“天吉”船双泵施工较单泵施工可提高利润约22.68万元/月,双泵施工的生产率较单泵施工提高约22%。
2020(9):191-195.
摘要:在外海无掩护孤立墩施工环境条件下,灌注桩斜向成孔一直是施工难点。分析斜桩嵌岩混凝土芯柱在硬度较高岩层中成孔时存在的钻孔偏位、坍孔、钻孔进尺缓慢等施工难点及原因。采取针对性措施:选用气举反循环回旋钻机、采用采用牙轮滚刀钻头、钻杆中部加设导向装置、采用海水制浆泥浆护壁、合理调整钻压钻速等参数,成功克服了此类条件下灌注桩斜向成孔施工中的难点问题,形成外海斜桩嵌岩成孔技术,为同类工程提供借鉴。
2020(9):196-200.
摘要:结合横沙东滩促淤圈围(六期)工程围内吹填工程,针对吹填施工区面积不断扩大、施工土质状况差的问题,进行大面积吹填工程施工管理和质量控制方法研究,采用预留沉降、设立控制标杆、架管隔堤等方法,严控吹填高程,从而在满足工程要求的同时,减少吹填废方,降低施工成本,提高工程效益,为后期横沙七期和八期工程吹填施工提供技术支持,也为其他围区面积较大的综合性吹填工程中的施工管理和质量控制提供参考。
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