大型油轮水流力试验研究

大型油轮的水流力是开敞式深水码头设计中的重要参数之一。分别对JTS 144-1—2010《港口荷载工程规范》、OPTIMOOR计算软件、英国BS 6349规范、石油公司国际海运论坛《系泊设备指南》以及MIL-HDBK等5种船舶水流力计算方法进行对比分析,并通过物理模型试验进行验证。研究结果表明:我国现行《港口工程荷载规范》关于船舶水流力的计算公式当15°<θ<165°时与试验结果相差较大,而国外规范计算结果与试验结果符合较好。因此,建议船舶水流力的纵向分力采用英国BS6349规范计算,横向分力采用OCIMF《系泊设备指南》中的公式来计算。     

湖区桩基极限挤压冰力计算研究

现行JTS 144-1—2010《港口工程荷载规范》提出了海冰和河冰的极限挤压冰力计算公式，但是规范中没有针对大面积淡水湖区的计算公式。基于实际工程，通过对比分析国内相关行业规范针对极限挤压冰力的计算公式，并结合数值模型实验得出，利用《港口工程荷载规范》的河冰公式计算得出的极限挤压冰力偏小，而海冰公式计算得出的极限挤压冰力偏大，根据现行JTG D60—2015《公路桥涵设计通用规范》得出的极限挤压冰力与数学模型模拟值基本一致。因此对于大面积淡水湖区极限挤压冰力的计算可以参考《公路桥涵设计通用规范》中的计算公式。该研究为计算大面积淡水湖区极限挤压冰力提供一定的依据，为修订规范时提供参考。     

各国打入桩承载力估算方法及对比

介绍美国石油平台规范、英国地基规范、新加坡地基规范、日本港口标准以及中国港口工程桩基规范打入桩桩 基承载力计算方法及安全系数,并加以对比,供设计人员计算参考。     

陡坡海岸栈桥式码头波浪浮托力计算

针对陡坡海岸栈桥式码头在长周期波和浅水变形工况下的波浪浮托力计算问题，以援萨尔瓦多拉利伯塔德省码头建设项目为例，对于上部结构承受的波浪浮托力采用物理模型试验和国内外相关规范手册的理论计算结果对比分析，结果表明：1）理论公式多适用于行进波，对于长周期的卷破波，很少有适用的理论公式；2）断面物理模型试验考虑了陡坡海岸地形、长周期、波浪浅水变形、波浪破碎等因素，较为贴合实际波况，浮托力试验值相对合理准确；3）波浪浮托力的确定建议综合采用物模试验和理论公式的数值。成果用于水工结构的优化设计，并为以后类似工况的码头设计提供一定的借鉴意义。     

陡坡海岸栈桥式码头波浪浮托力计算

针对陡坡海岸栈桥式码头在长周期波和浅水变形工况下的波浪浮托力计算问题，以援萨尔瓦多拉利伯塔德省码头建设项目为例，对于上部结构承受的波浪浮托力采用物理模型试验和国内外相关规范手册的理论计算结果对比分析，结果表明：1）理论公式多适用于行进波，对于长周期的卷破波，很少有适用的理论公式；2）断面物理模型试验考虑了陡坡海岸地形、长周期、波浪浅水变形、波浪破碎等因素，较为贴合实际波况，浮托力试验值相对合理准确；3）波浪浮托力的确定建议综合采用物模试验和理论公式的数值。成果用于水工结构的优化设计，并为以后类似工况的码头设计提供一定的借鉴意义。     

港口结构抗震设计方法的发展（3）

以我国、美国和日本的港口码头设计规范、手册为基础,对我国、美国和日本港口码头抗震设计的方法进行了分析,同时介绍了国际航运协会标准《港口结构抗震设计指南》的有关规定。此系列论文共分6部分,该文为第3部分。分析和对比了上述规范中抗震设计时场地类别划分、地基液化判别、动主动土压力和动被动土压力的计算方法。对比表明,我国、美国和日本场地土的分类方法相似,但划分的类别数不同。对于地基液化,我国规范通过土的地质年代、黏粒含量和标准贯入击数采用两步判别法进行判别;美国港口设计手册采用地震剪应力方法进行判别;日本的液化判别方法比较复杂,采用土的均匀系数、标准贯入击数、等效加速度和循环三轴试验进行综合判别。对于动土压力计算,各规范都采用经典的物部-冈部公式或以该公式为基础改进的公式。     

小流向角下的30万吨级油船水流力试验

现行的《港口工程荷载规范》没有体现出小流向角对船舶水流力的影响,而船舶水流力的变化与流向角及流速密切相关。为精细化研究小流向角及流速对系泊船舶的作用力影响规律,基于物理模型试验,研究流速为1. 0、1. 5、2. 0 m/s,流向角θ为0°～15°的条件时30万吨级油船的船舶水流力的变化规律。结果表明,纵向力和横向力均随着流速的增大而增大;当流向角θ为0°～15°时,纵向水流力与使用规范公式的计算结果吻合较好,横向水流力的试验结果约为计算值的2倍。     

桩基双挡板透空式码头水平波浪力试验研究

以沈家湾客运码头拟建二期工程为依托,通过物理模型试验研究了桩基双挡板透空式码头的挡板所受水平波浪力的分布规律,并将试验值与公式计算值进行对比。结果表明,相对波高H/d、相对波长L/d、后挡板结构形式、后挡板相对入水深度s2/d对前后挡板所受水平波浪力均有显著影响。此外,孙龙、盛祖荫基于桩基码头物模试验拟合的水平波浪力公式比海港水文规范推荐的公式及合田良实公式更适用于前挡板的水平波浪力计算。     

桩基双挡板透空式码头波浪上托力试验研究

依托沈家湾客运码头拟建二期工程,通过物理模型试验,对桩基双挡板码头面板所受波浪力上托力进行研究。结果表明：相对波高（Hd）、相对波长（Ld）、后挡板结构形式、后挡板相对入水深度（t2d）均对码头面板及横梁上所受波浪上托力具有较为显著的影响。通过将最大上托波压强的试验值与现有研究成果进行对比,在后挡板相对入水深度≤0.65时,最大上托波压强的计算可以参考周益人的拟合公式;在后挡板入水深度＞0.65时,最大上托波压强的计算可以参考过达的拟合公式。     

椭圆余弦波对圆弧型固立防波堤的绕射波浪力

基于椭圆余弦波绕射理论,应用特征函数展开法,推导浅水波对圆弧型固立防波堤绕射的波势解,据此计算作用于防波堤的水平波浪载荷。结果表明:浅水波入射角与非线性影响参数、海况条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪作用均存在一定的影响。与微幅波理论对比可知:在一定浅水条件下采用椭圆余弦波一阶分量模型所计算的最大无量纲波浪力均明显高于微幅波理论的对应估值,反映了水波非线性因素的影响效应。     

斜向波对斜坡堤胸墙波浪力的折减效应研究

总结对比了国内外现有斜向波作用下直立堤和斜坡堤胸墙波浪力折减计算方法。以北非某港口新建斜坡堤为例进行计算,并与二维、三维物理模型试验结果对比验证。结果表明：波向角呈30°作用于斜坡堤时,van Gent公式计算的单位堤长波浪力折减系数与实测值最接近,各直立堤单位堤长波浪力折减公式对斜坡堤胸墙计算整体偏保守;Mares-Nasarre公式计算的总波浪力纵向折减系数与实测值整体吻合较好,但未考虑水平力与浮托力的折减效应差异,与试验结果仍存在一定偏差;李玉成等的直立堤总波浪力纵向折减公式不适用本斜坡堤胸墙算例。研究成果可为类似港口工程提供参考。     

中英规范下大型集装箱船靠泊开敞式码头的水流力计算

针对大型集装箱船靠泊码头时产生的水流力进行研究，分别依据JTS 144-1—2010《港口荷载工程规范》、英国BS 6349-1规范对水流力的计算方法及公式中采用的相关系数做了无因次化比较。结合工程实例，应用OPTIMOOR软件对大型集装箱船舶在不同流向角下的水流力进行计算和模拟。结果表明：1）水流力的大小对相对水深比非常敏感。2）英标计算得出的横向水流力结果大于国标计算结果，而英标计算出的纵向水流力计算结果远小于国标。3）应用国标计算水流力时，船舶水下部分垂直和平行水流方向的投影面积需要修正。     

港口结构抗震设计方法的发展（5）

以我国、美国和日本的港口码头设计规范、手册为基础,对我国、美国和日本港口码头抗震设计的方法进行了分析,同时介绍了国际航运协会标准《港口结构抗震设计指南》的有关规定.此系列论文共分6部分,该文为第5部分,分析和比较了我国、美国和日本规范中高桩码头的抗震设计方法.比较表明:对于高桩码头抗震设计,我国规范和美国规范采用反应谱法确定地震力,日本规范则将地震危险性分析得到的结果作为输入的地震波,根据结构的反应确定地震系数.美国规范给出了多种码头变形的计算方法.     

港作拖船拖力配置计算

对比分析了中国、日本、英国规范和《系泊设备指南》、《拖轮使用指南》中作用于船舶上的水流力、风力计算方法;选取典型吨级的油船、矿石船和集装箱船,对水流力和风力进行了计算和对比分析;推荐了基于船舶所受风、浪、流作用力来计算拖船所需拖力的拖船配置方法。     

不规则波作用下涵洞式直立堤涵洞顶部上托力压强值研究

采用不规则波作用下涵洞式直立堤波浪断面物理模型试验,重点研究波陡(H/L)、相对水深(d/H)、相对板宽(B/L)、涵洞的相对入水深度(t/d)对涵洞顶部上托力压强值的影响及其变化规律.通过试验数据分析,对过达公式进行修正,得出涵洞顶部波浪上托力最大相对压强计算经验公式.     

水平式混合直立护岸波浪力试验研究

通过二维物理模型试验,研究了相对波高、波陡、相对水深和直墙前斜坡块石棱体上扭王块体对水平式混合堤结构所受波浪力的影响规律。通过分析试验结果得出如下结论:直立结构各处所受波压强总体随相对波高和相对水深增大而变大;波陡对结构所受波压强的影响较小;直墙前斜坡块石棱体上的扭王块体能明显减小结构所受波浪力。通过试验值和各公式值比较可知,合田公式计算值与掩护良好的直墙受力情况相近,合田修正公式计算值能较好拟合挡浪墙的受力规律。拟合出规范修正公式计算没有被掩护直墙处的波压强。     

中外规范高桩结构波浪浮托力对比

国际工程中,波浪对海港高桩码头结构浮托力的计算至关重要,但各国规范中对波浪浮托力的计算方法不尽相同。国际上普遍较认可欧美等国际标准,或者采用当地标准,为了在国际工程中更好地推广中国规范,往往需要采用多种规范对比分析。根据中国行业规范及手册,结合具体工程实例,对比英国、美国、日本、ISO、国际航运协会标准等常用的国外规范。此外,结合工程常用的几种不同波浪特征周期条件,分析了中等水深和较深水深下,波浪总浮托力与结构底部高出静水面高度与设计波高比值之间的关系;根据不同计算方法,分析不同水深不同周期下波浪浮托力的差异和特点,提出了海外工程的使用建议。     

某帆船基地斜坡式防波堤挡浪墙稳定性设计及验证

挡浪墙稳定性计算在带挡浪墙的斜坡式防波堤结构设计中非常重要,关键在于挡浪墙上波浪力取值。斜坡堤上挡浪墙波浪力按《港口与航道水文规范》计算,与物模试验实测结果有较大差异,尤其是在平均波周期10s以上的海域。基于第19届亚运会帆船基地防波堤设计,通过规范计算值与断面物理模型试验数据的对比分析,合理确定挡浪墙型式和尺度等重要设计参数。充分运用试验手段对挡浪墙波浪力做出了有益的探索,为斜坡式防波堤的设计改进提供了借鉴。     

港口结构抗震设计方法的发展（4）

以我国、美国和日本的港口码头设计规范、手册为基础,对我国、美国和日本港口码头抗震设计的方法进行了分析,同时介绍了国际航运协会标准《港口结构抗震设计指南》的有关规定。此系列论文共分6部分,该文为第4部分,分析和比较了我国、美国和日本规范中重力式码头和板桩码头抗震设计的方法。比较表明,对于重力式码头抗震设计,我国规范计算惯性力时考虑了加速度系数沿码头高度的变化,日本规范在基于地震危险性分析结果确定的地震系数中包含着要求控制的变形。对于板桩码头抗震设计,我国、美国和日本规范计算拉杆拉力和板桩墙弯矩时采用的方法不同。     

中英混凝土设计规范对比研究

从设计理念、材料假定、荷载组合、公式详细推导及裂缝计算公式等方面,对中国混凝土规范JTJ 267—1998《港口混凝土结构设计规范》和英国混凝土规范BS 8110《Structural Use of Concrete》进行对比分析,得到一些有益结论,供涉外工程参考;并通过矩形简支梁算例检验,初步验证结论。