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板桩防波堤设计参数试验验证与规范对比研究

中国港湾建设 2024年第6期44卷 28-33页

作者：亢戈霖陈汉宝刘海源齐作达交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程研究中心工程泥沙交通行业重点实验室天津300456

板桩防波堤是一种对深厚软土地基有较高适应性的防波堤结构,目前国内外应用较少。以某海外板桩防波堤工程为例,采用不规则波对不同水深处的防波堤断面开展设计波浪要素断面试验,判断护底块石、沙垫层稳定性,测量模型越浪量和防波堤迎浪... 详细信息

板桩防波堤是一种对深厚软土地基有较高适应性的防波堤结构,目前国内外应用较少。以某海外板桩防波堤工程为例,采用不规则波对不同水深处的防波堤断面开展设计波浪要素断面试验,判断护底块石、沙垫层稳定性,测量模型越浪量和防波堤迎浪侧所受波浪力分布,验证防波堤结构的安全性和合理性。最后将试验结果与国内外规范公式计算结果进行对比研究。结果表明,试验得到的波浪力及越浪结果偏于安全,防波堤设计高程合适;不同波浪状态下规范公式计算结果与试验值之间的差异不尽相同,进行具体工程设计时,需将规范公式计算与物理模型试验结合,力求设计参数合理,保证防波堤自身结构及掩护港区的安全性。

关键词：软土地基印度尼西亚板桩防波堤波浪力

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基于振动频率法的船舶系缆力试验研究

水道港口 2024年第2期45卷 157-164页

作者：邵泓洁陈松贵刘海成闻鸣韩炳辰陈汉宝天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学) 天津300384 交通运输部天津水运工程科学研究所天津300456 中船第九设计研究院工程有限公司上海200063 中国人民解放军91053部队北京101160

现有的系缆力测量方法尚无法实现简单、准确、高效地测量单根船舶缆绳的系缆力。参考测量斜拉索索力的计算方法,进行了振动频率法测量船舶系缆力的试验研究。依据实际系泊环境搭建了原型测试平台,并针对可能产生理论误差的影响因素与实... 详细信息

现有的系缆力测量方法尚无法实现简单、准确、高效地测量单根船舶缆绳的系缆力。参考测量斜拉索索力的计算方法,进行了振动频率法测量船舶系缆力的试验研究。依据实际系泊环境搭建了原型测试平台,并针对可能产生理论误差的影响因素与实际应用要求,进行不同数据采集位置、激励方式、激励位置、浸湿缆绳和不同温度等影响因素的误差试验研究,提出基于环境激励和人工激励的新激励方式。通过分析振动频率法的计算值与原型测试平台的张拉值,得出数据采集位置、激励位置和激励方式对船舶系缆力测量值影响很小,缆绳浸湿下误差率范围增大1.5%左右,低温下(2℃)误差率增加±2%左右,综合误差范围为-5%~4%且误差率可以较好地满足正态分布,通过修正缆绳长度对测量精度进行修正。结果表明该方法具有较强的可行性与应用性,能有效实现简单、准确、高效地测量船舶系缆力。

关键词：振动频率法系缆力索力环境激励缆绳

深中通道西人工岛岛桥结合部受波浪力作用试验研究

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桥梁建设 2023年第2期53卷 60-67页

作者：戈龙仔刘高陈汉宝交通运输部天津水运工程科学研究所天津300456 港口水工建筑技术国家工程研究中心天津300456 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京100011

波浪力作用下人工岛岛桥间易出现波能集中和雍水等情况,为了解该区域的力学性能及波浪特性,以深中通道西人工岛岛桥结合部为背景,开展缩尺比为1∶40的岛桥结合部受波浪力作用试验。分析岛桥结合部所受波浪力及波浪特性参数,结合规范公... 详细信息

波浪力作用下人工岛岛桥间易出现波能集中和雍水等情况,为了解该区域的力学性能及波浪特性,以深中通道西人工岛岛桥结合部为背景,开展缩尺比为1∶40的岛桥结合部受波浪力作用试验。分析岛桥结合部所受波浪力及波浪特性参数,结合规范公式对波浪特性参数的调整系数进行推导,并对桥梁进行结构优化。结果表明:深中通道西人工岛岛桥结合部最大顶托力、侧向力分别为4126.66 kN、96.54 kN,最大压强为123.72 kPa,与设计值对比,结合部越浪量、波峰面高程、波浪力、最大压强调整系数取值范围分别为1.84~1.95、1.14~1.65、1.64~2.91、1.27~1.42;若采取整体抬高桥梁结构0.5 m的结构优化方案,半封闭区域水动力条件改善明显,越浪量和波浪力均能减少50%以上,建议条件允许时采用该方案。

关键词：跨海大桥岛桥结合部波浪特性波浪力调整系数桥梁整体抬高波浪力作用试验

基于SPH的新型人工块体TB-CUBE设计优化和水动力特性数值模拟

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工程科学与技术 2023年第5期55卷 181-190页

作者：彭程王昊张华庆陈汉宝赵旭长沙理工大学、水利与环境工程学院、水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114 交通运输部天津水运工程科学研究院港口水工建筑技术国家工程研究中心天津300456

为探究高透空性新型人工块体TB-CUBE的最优结构尺寸型式及其水动力特性,利用基于光滑粒子方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)的DualSPHysics开源代码开展斜坡堤新型人工块体TB-CUBE数值模拟研究,探究其在规则波作用下的爬高和... 详细信息

为探究高透空性新型人工块体TB-CUBE的最优结构尺寸型式及其水动力特性,利用基于光滑粒子方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)的DualSPHysics开源代码开展斜坡堤新型人工块体TB-CUBE数值模拟研究,探究其在规则波作用下的爬高和越浪等水动力特性及波浪变化规律。结果表明:数学模型模拟的爬高和越浪与物理模型试验的实测值误差分别在6%和9%以内,可较好地刻画波浪在人工块体上的演变过程。基于此验证模型,分析不同细部尺寸参数下块体的水动力特性,综合块体爬高、反射系数、越浪、块体孔隙率和材料用量等因素,得到最优消浪效果所对应TB-CUBE块体的球相对半径R1、圆柱相对半径R2与块体边长h的关系。在此基础上,以优化后的TB-CUBE块体为对象,分析其爬高和越浪的过程,揭示出该块体的消浪机理主要为相邻块体之间的圆孔对波浪的爬高和回落均有阻滞作用,且块体内部孔隙可以容纳水体并形成紊流效能,可以相应地减少波浪的爬高。此外,研究斜坡坡度、堤前水深、入射波高和波周期等对波浪爬高的影响,得到TB-CUBE块体爬高随入射波高和波坦的增大而增大,而随坡度的变化呈现单峰曲线的变化趋势。进一步考虑不同波浪破碎形态对波浪爬高的影响,拟合得出TB-CUBE块体的爬高经验公式,公式拟合值与模型计算值相关系数达0.981,能够真实反映该块体的爬高情况,为今后该块体在海岸工程中的实践运用提供科学依据。

关键词：光滑粒子方法新型人工块体 TB-CUBE块体波浪爬高越浪经验公式

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中长周期波斜坡堤胸墙波浪力试验研究

海洋工程 2023年

作者：姜云鹏韩新宇吴进陈汉宝董胜交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程研究中心中交第一航务工程勘察设计院中国海洋大学工程学院

在印度洋、大西洋沿岸，海岸工程设计波浪周期多在14 s以上，具有显著的中长周期波特征。通过以往工程项目的试验结果发现中长周期波下，规范计算的斜坡堤胸墙波浪力明显小于试验结果。因此，通过系列物理模型试验研究了中长周期波下的... 详细信息

在印度洋、大西洋沿岸，海岸工程设计波浪周期多在14 s以上，具有显著的中长周期波特征。通过以往工程项目的试验结果发现中长周期波下，规范计算的斜坡堤胸墙波浪力明显小于试验结果。因此，通过系列物理模型试验研究了中长周期波下的斜坡堤胸墙波浪力。分析斜坡坡度、肩台宽度和波浪条件对胸墙波浪力的影响。通过与我国现有规范中的经验公式进行对比，发现规范更适用于胸墙底淹没的情况，而对于肩台出水情况，规范计算结果小于试验。由此提出了一种新的波浪力计算方法，计算准确度得到明显提高。

关键词：中长周期波胸墙波浪力斜坡堤斜坡坡度肩台宽度

基于Mask R-CNN的防波堤复杂护面块体检测和分割方法

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河海大学学报（自然科学版） 2022年第4期50卷 121-126页

作者：高林春王收军陈松贵赵旭陈汉宝天津理工大学计算机科学与工程学院天津300384 交通运输部天津水运工程科学研究院港口水工建筑技术国家工程实验室天津300456 天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津300384

针对斜坡式防波堤护面层块体个数统计效率和精确率低的问题,提出了基于Mask R-CNN深度学习网络的斜坡式防波堤扭王字块体的识别和分割方法。该方法利用Mask R-CNN深度学习网络学习实验室采集图像的特征信息,通过调整交并比(IOU)阈值得... 详细信息

针对斜坡式防波堤护面层块体个数统计效率和精确率低的问题,提出了基于Mask R-CNN深度学习网络的斜坡式防波堤扭王字块体的识别和分割方法。该方法利用Mask R-CNN深度学习网络学习实验室采集图像的特征信息,通过调整交并比(IOU)阈值得到评价指标最好的模型,并将该模型应用于现场防波堤图像护面块体的识别和分割。测试结果表明,IOU取0.5时,目标分割的平均精确率为91.83%,平均召回率为92.94%;将训练得到的网络用于识别无人机航拍现场的防波堤图像,扭王字块识别率可达90.7%,且拍摄角度和高度对识别精度影响不大。Mask R-CNN深度学习网络可实现密集、复杂护面块体的准确识别,具有良好的移植性和通用性。

关键词： Mask R-CNN 防波堤块体识别扭王字块

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波浪周期对小型船舶动力响应的影响研究

船舶力学 2022年第3期26卷 342-352页

作者：沈文君赵志娟刘利琴金瑞佳陈汉宝交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程研究中心天津300456 中国直升机设计研究所江西景德镇333011 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

船舶安全系靠泊并高效地进行装卸作业是港口设计和运营中的重要问题,系泊船舶对波浪周期非常敏感,小吨位船舶对应的固有周期偏小,与波浪周期更易接近,系泊船舶产生大幅剧烈运动的可能性更大,进而影响装卸效率。因此,在港口设计和运营管... 详细信息

船舶安全系靠泊并高效地进行装卸作业是港口设计和运营中的重要问题,系泊船舶对波浪周期非常敏感,小吨位船舶对应的固有周期偏小,与波浪周期更易接近,系泊船舶产生大幅剧烈运动的可能性更大,进而影响装卸效率。因此,在港口设计和运营管理中,针对波浪周期对小型系泊船舶运动的影响开展系统研究是非常必要的。本文基于频域势流理论分析小型驳船的水动力荷载,同时,基于时频转换理论,建立系泊船舶与护舷、系泊缆绳组成的非线性耦合系统的动力学方程。针对不同浪向角、波浪周期对该系统进行模拟分析,讨论六自由度运动量随周期、浪向的变化规律和频率特性,并基于小波分析研究船舶运动频率特性随时间变化的规律。研究结果表明,较长波浪周期下,船舶纵荡和横摇运动具有多频运动特性,除波浪强迫激励运动外,还存在自身的固有运动频率成分。

关键词：时频转换迟滞函数小波分析多频

越南茶荣沿海港口波浪三维整体物理模型稳定性研究

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水运工程 2022年第12期 62-67页

作者：王昊张慈珩刘海源陈汉宝交通运输部天津水运工程科学研究院港口水工建筑技术国家工程研究中心天津300456

三维波浪整体物理模型试验已广泛运用于防波堤工程实践中。三维整体物模试验较传统的波浪断面物理模型而言,对于波浪与结构物的作用有着更加完备的刻画。三维随机波浪整体物理模型试验可量化波浪的浅水变形、折绕射、越浪量及海工结构... 详细信息

三维波浪整体物理模型试验已广泛运用于防波堤工程实践中。三维整体物模试验较传统的波浪断面物理模型而言,对于波浪与结构物的作用有着更加完备的刻画。三维随机波浪整体物理模型试验可量化波浪的浅水变形、折绕射、越浪量及海工结构物三维稳定性。以越南茶荣沿海港口防波堤工程为例,利用1:34.3三维整体波浪物理模型,针对不同波向及重现期波浪条件下防波堤堤头、堤身三维稳定性与防波堤越浪量进行测试研究。试验结果表明:1)防波堤头堤石为5 t、主干为3.5 t时结构布置可靠稳定。2)仅在极端高水位和设计高水位部分组次发生少量越浪或者溅浪。

关键词：物理模型波浪稳定性防波堤

中长周期波作用下的斜坡堤胸墙波浪力试验研究

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海洋工程 2023年第4期41卷 82-90页

作者：姜云鹏韩新宇吴进陈汉宝董胜交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程研究中心天津300456 中国海洋大学工程学院山东青岛266100 中交第一航务工程勘察设计院天津300070

在印度洋、大西洋沿岸,海岸工程设计波浪周期多在14 s以上,具有显著的中长周期波特征。通过以往工程项目的试验结果发现中长周期波下,规范计算的斜坡堤胸墙波浪力明显小于试验结果。因此,通过系列物理模型试验研究了中长周期波下的斜坡... 详细信息

在印度洋、大西洋沿岸,海岸工程设计波浪周期多在14 s以上,具有显著的中长周期波特征。通过以往工程项目的试验结果发现中长周期波下,规范计算的斜坡堤胸墙波浪力明显小于试验结果。因此,通过系列物理模型试验研究了中长周期波下的斜坡堤胸墙波浪力。分析斜坡坡度、肩台宽度和波浪条件对胸墙波浪力的影响。通过将试验结果与我国现有规范中的经验公式计算所得结果进行对比,发现规范更适用于胸墙底淹没的情况,而对于肩台出水情况,规范计算结果小于试验结果。由此提出了一种新的波浪力计算方法,计算准确度得到明显提高。

关键词：中长周期波胸墙波浪力斜坡堤斜坡坡度肩台宽度