海上高架平台抗风性能及锚链力工程计算方法

为了研究海上高架平台在风荷载作用下的受力特性,利用《港口工程荷载规范》和风荷载通用计算公式,对比分析了某海上高架平台在风荷载作用下的阻力、升力和力矩,以及平台不发生倾覆时所需的锚链力。结果表明,平台所受风阻力、力矩均随风速的增大而非线性增大;风速较低时,2种方法的结果十分吻合,风速较高时,需将规范和风荷载通用公式中的升力计算公式相结合才能使计算结果偏于安全;同时,平台不发生倾覆所需的最小锚链力随投锚距离的增大先急剧减小后缓慢增加。     

二维钢箱梁在强风作用下的受力分析

为了研究西堠门悬索桥在施工阶段和完工通车时所受强风作用的影响,利用粘性不可压缩的N-S(Navier-Stokes)方程和RNG(renormalization group),κ-ε两方程湍流模型对大桥二维钢箱梁在强风作用下进行了精确的数值模拟,得到了钢箱梁在各工况下的受力随时间的变化以及阻力的频率和最值等.模拟结果表明,钢箱梁在无横向连接的施工阶段受到的阻力远大于有横向连接时的受力,所有工况中钢箱梁的受力都是周期变化的,这与风场诱发涡的脱落周期是一致的.     

自适应动网格在流体-浮体耦合运动中的应用

为了解决流固耦合问题中物体大幅度运动带来的困难,更精确地计算波形变化和物体的受力,用任意拉格朗日-欧拉方法导出了带自由表面的流固耦合运动计算模型.在计算过程中用动网格方法跟踪浮体的运动,并用自适应网格在自由表面附近进行加密.计算了无粘流体、粘性流体中浮体的运动规律,并与理想弹簧-物体振动模型理论解进行了比较,同时计算了浮体在粘性流体中的侧倾振荡.结果表明,在无粘流体中浮体的垂直振荡与理论解符合得较好;在粘性流体中物体的运动为阻尼振动,与实际相符得较好.浮体在粘性流体中的侧倾振荡为阻尼运动,其侧倾角度随时间的增加而减小,在小角度时侧倾振荡与理论解接近.计算结果验证了计算程序的可靠性与精度,为ALE(arbitrary lagrangian eulerian)方法应用于流体-多浮体耦合运动分析奠定了基础.     

大翻转摆杆激励下水上浮基模型的运动响应

为进一步研究大翻转摆杆运动对浮基运动的影响,并检验齐次矩阵建模方法和数值模拟结果的正确性,在试验水池中进行了模型试验,用非接触六自由度运动测量仪和数据采集分析系统对浮基系统的运动响应进行了记录和分析。针对此浮基多体系统,用多体系统动力学的齐次矩阵方法建立相关数学模型并进行求解。试验数据和数值模拟结果吻合较好,说明齐次矩阵方法可有效、方便、快捷地模拟浮基多体系统的运动响应。结果表明,在上部结构运动的激励下,浮基也将产生运动,即多体之间存在耦合运动;漂浮在水面上的浮基运动,将激起浮基附近流场的变化,即浮基与水之间也存在耦合运动。     

浮基多体系统在静水中展开过程的运动响应

为模拟浮基多体系统上部结构在展开时的顺序与快慢对浮基运动响应的影响,介绍了建立在齐次矩阵方法基础上的浮基多体系统运动时域求解方法,并对一个由4刚体组成的浮基多体系统进行了建模和数值计算,模拟了上部机构以一定规律依次展开或同时展开时系统的运动响应,得到了浮基在各工况下横摇、横荡和垂荡的时间历程曲线。数值模拟结果表明：对于这2种展开形式,浮基的横荡几乎不随展开时间和形式变化,影响比较明显的是垂荡和横摇。总的来说,该浮基多体系统同时展开的方式要优于依次展开的方式。     

传递矩阵法在浮桥动力响应分析中的应用

为了分析作用在浮桥上的移动荷载对浮桥连接接头动态响应的影响,选取带式浮桥和分置式浮桥2种桥型,将桥节和桥脚舟简化为刚体,连接接头用弹性铰来模拟。应用传递矩阵方法,建立了桥节、桥脚舟和连接接头的传递矩阵并组装成传递方程进行编程计算。分别对带式浮桥和分置式浮桥在不同荷载移动速度和不同连接接头刚度时的动态响应进行了计算,得到了2种浮桥跨中接头处的位移时间历程曲线和受力时间历程曲线。数值计算结果表明,随着荷载移动速度的增加和连接接头刚度的减小,浮桥的变形和连接接头处的受力都在增加。为了保障浮桥通载的安全性,应控制浮桥的通载速度和提高连接接头的刚度,以减小浮桥的变形和接头受力。     

不发生侧滑为指标的跨海大桥安全行车风速分析

为了保证风环境下跨海大桥上车辆的行车安全,必须给出合理的安全行车风速.采用修正的κ-ε方程作为湍流模型的控制方程,对车桥模型的风流场进行了流场分析,得到了桥上车辆的压力分布,进而获得了桥上行驶车辆的阻力系数和升力系数.以车辆不发生侧滑为指标给出了跨海大桥不同桥面特征下的安全行车风速标准,并与普通高速公路的相关安全行车风速进行了比较.结果表明:跨海大桥上车辆的安全行车风速要低于普通高速公路的安全行车风速.