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基于水池模型试验的半潜式浮式风机塔筒载荷敏感性分析

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振动与冲击 2025年第3期44卷 9-17页

作者：郭嘉宁刘明月方智超陈巍旻潘徐杰上海交通大学海洋工程全国重点实验室上海200240 惠生(南通)重工有限公司江苏南通226009 上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院海南三亚572024

通过在海洋工程水池开展的缩尺比为1∶70的模型试验,对12 MW半潜式浮式风机的塔筒载荷特性进行全面研究。试验结果表明:塔底迎风向弯矩值比同工况中塔顶迎风向弯矩值高10倍以上;波浪载荷对塔底迎风向弯矩响应的动态变化起主导作用,这是... 详细信息

通过在海洋工程水池开展的缩尺比为1∶70的模型试验,对12 MW半潜式浮式风机的塔筒载荷特性进行全面研究。试验结果表明:塔底迎风向弯矩值比同工况中塔顶迎风向弯矩值高10倍以上;波浪载荷对塔底迎风向弯矩响应的动态变化起主导作用,这是塔底与支撑平台的连接位置所决定的,风主要影响塔底迎风向弯矩的响应均值;同时,气动阻尼效应显著抑制塔顶迎风向弯矩和塔底迎风向弯矩在纵摇及纵荡固有运动频率处的响应;塔顶载荷和塔底载荷中均是波频响应和高频响应占主导地位,当波高增大至10.8 m时,塔底载荷中波频响应随之增强,但此时塔顶载荷中高频响应仍占据20%以上能量。

关键词：浮式风机半潜式平台模型试验塔筒载荷特性

下伏溶洞顶板厚度对桩基承载特性影响模型试验研究

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岩石力学与工程学报 2025年第1期44卷 236-247页

作者：杨柏肖世国覃超杨源浩石青叶西南交通大学地球科学与工程学院四川成都610031 桂林电子科技大学建筑与交通工程学院广西桂林541004 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为研究下伏溶洞顶板厚度对嵌岩桩承载特性的影响,开展不同顶板厚度(1D~5D,D为试桩桩径)条件下模型桩载荷试验,揭示溶洞顶板破坏模式、荷载-位移曲线、桩身轴力和阻力分布特征、极限承载力随顶板厚度变化的规律,并建立溶洞顶板极限承载... 详细信息

为研究下伏溶洞顶板厚度对嵌岩桩承载特性的影响,开展不同顶板厚度(1D~5D,D为试桩桩径)条件下模型桩载荷试验,揭示溶洞顶板破坏模式、荷载-位移曲线、桩身轴力和阻力分布特征、极限承载力随顶板厚度变化的规律,并建立溶洞顶板极限承载力计算模型,基于顶板破坏模式和H-B准则提出计算式,得出下伏溶洞桩基极限承载力计算方法。研究结果表明:(1)顶板厚度为1D,2D时,顶板破坏形式为冲切破坏;顶板厚度为3D,4D时,为弯拉-冲切组合破坏;顶板厚度为5D时,为弯拉破坏;下伏溶洞顶板临界厚度为5.9D。(2)试桩荷载-位移曲线呈陡变型,陡变点出现前,荷载-位移关系呈线性形态,荷载-位移曲线陡变点对应桩顶位移为(0.215~0.3)D,规范取0.05D位移对应荷载作为桩基极限承载力偏于保守。(3)顶板厚度每增加1D,试桩极限承载力显著提升,但增幅由158%逐步降低至35%;当顶板厚度超过2D,试桩桩端承载比例超过90%。(4)所建立的下伏溶洞桩基极限承载力计算方法,与试验结果的误差范围为3.29%~15.62%,吻合较好。

关键词：桩基工程嵌岩桩溶洞顶板厚度承载特性模型试验

同步注浆上浮力作用下大盾构管片瞬时变形特征模型试验研究

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铁道学报 2025年第1期47卷 171-182页

作者：李明宇王越陈健高始军田应飞靳军伟杨钊郑州大学土木工程学院河南郑州450001 中国铁建水下隧道工程实验室山东济南250101 中铁十四局集团有限公司山东济南250101 中交第二航务工程局湖北武汉410000

大直径盾构隧道施工期受高水压复杂地质环境影响,盾构同步注浆效果难以保证,管片极易产生过大上浮。以济南黄河隧道工程为背景,通过室内模型试验,探讨土体围压、同步注浆产生的上浮力及水平千斤顶推力耦合作用下,拱底与拱顶上浮量、收... 详细信息

大直径盾构隧道施工期受高水压复杂地质环境影响,盾构同步注浆效果难以保证,管片极易产生过大上浮。以济南黄河隧道工程为背景,通过室内模型试验,探讨土体围压、同步注浆产生的上浮力及水平千斤顶推力耦合作用下,拱底与拱顶上浮量、收敛变形量、环纵向接缝错台量以及围压的瞬时变化规律和分布特性。研究发现:沿纵向观察时,拱顶与拱底竖向位移量、收敛变形量大致遵循对数正态分布;在盾尾后部第3环管片处,管片环的收敛变形量与纵缝错台量达到峰值;各环的收敛变形与竖向位移、环缝错台、纵缝错台近似成线性函数关系,拟合的函数斜率由未凝固区首环至末环呈现出逐环减小的趋势。建议实际工程中可考虑加强对脱出盾尾第3环管片的变形监测。

关键词：盾构隧道模型试验横向变形纵向变形非均布上浮力相关性

不同荷载作用下折角式加筋土挡墙应力-应变特征模型试验研究

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岩土力学 2025年第2期46卷 539-550页

作者：裴媛媛龙建辉郭师苡安成纪翁杭雨张吉宁太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 山西省第三地质工程勘察院有限公司山西榆次030620 山西省交通新技术发展有限公司山西太原030006 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065 山西冶金岩土工程勘察有限公司山西太原030000

不同于线性的路基填土挡墙,黄土山区因新建场地产生了为数不少的以折角形式出现的加筋土挡墙,而挡墙上部往往因修建工业厂房(矩形荷载)或道路(条形荷载),折角处更容易产生变形破坏,影响其使用寿命。为了研究矩形荷载和条形荷载对折角式... 详细信息

不同于线性的路基填土挡墙,黄土山区因新建场地产生了为数不少的以折角形式出现的加筋土挡墙,而挡墙上部往往因修建工业厂房(矩形荷载)或道路(条形荷载),折角处更容易产生变形破坏,影响其使用寿命。为了研究矩形荷载和条形荷载对折角式加筋土挡墙拐角部位的作用效应,建立折角直立式加筋土挡墙的物理模型,探究墙内土压力分布和墙体位移的变形规律。试验结果表明:(1)在两种荷载作用下,挡墙拐角-直线过渡段的土压力分布差异显著,在矩形荷载作用下,最大垂直土压力出现在拐角部位,并且从拐角向两端逐渐降低,而在条形荷载作用下,整体没有出现显著波动,仅在挡墙顶部沿墙背表现出逐渐减小的趋势;(2)加筋土挡墙在不同荷载作用下挡墙折角段的水平变形均呈现鼓肚状,竖向变形均随荷载增加至80 kPa后增长放缓,宏观变形裂缝均表现为对数螺旋形且沿拐角角平分线呈对称分布。该研究成果可为类似折角结构的加筋土挡墙优化设计提供理论依据。

关键词：加筋土挡墙拐角部位荷载模型试验黄土

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桩承式土工袋垫层加筋地基二维模型试验

东南大学学报(自然科学版) 2025年第1期55卷 117-123页

作者：刘斯宏韩雪蕾李博文鲁洋河海大学水利水电学院南京210098

在地基加固中,土工袋与桩基础均可起到提高地基承载力,减小不均匀沉降的作用,但将两者联合用于地基处理缺乏深入研究。设计了可模拟桩承式地基差异性沉降的试验装置,开展了一系列二维模型试验。通过数字图像相关技术(DIC)获取了模型地... 详细信息

在地基加固中,土工袋与桩基础均可起到提高地基承载力,减小不均匀沉降的作用,但将两者联合用于地基处理缺乏深入研究。设计了可模拟桩承式地基差异性沉降的试验装置,开展了一系列二维模型试验。通过数字图像相关技术(DIC)获取了模型地基位移场,利用称重传感器精确地测量了地基荷载变化,分析了土工袋垫层厚度、桩顶埋深、桩间距和地基表面荷载对地基变形模式及荷载传递规律的影响。结果表明:桩顶土工袋可扩大桩体作用范围,土工袋长度与桩宽的较优比例为2∶1;相较于桩承式地基,土工袋垫层可起到协调地基内部变形的作用;土工袋垫层厚度及桩顶埋深的增加对减小地基表面不均匀沉降有利;在地基表面施加荷载的过程中,土工袋垫层可使更多荷载传递至桩顶。

关键词：土工袋垫层模型试验变形模式荷载传递

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脐带缆铠装侧向屈曲模型试验研究

船舶力学 2025年第1期29卷 134-144页

作者：陈思源邓禹孙思宇陈磊梁旭浙江大学海洋学院浙江舟山316021 宁波东方电缆股份有限公司浙江宁波315101

脐带缆是海洋工程中连接水上与水下单元的重要纽带。本文提出一种脐带缆铠装层压弯状态下侧向屈曲模型试验方法,通过护套约束模型使其发生侧向屈曲,开展直筒和弯曲半径分别为2 m、1.7 m、1.4 m工况下脐带缆铠装层侧向屈曲模型试验。通... 详细信息

脐带缆是海洋工程中连接水上与水下单元的重要纽带。本文提出一种脐带缆铠装层压弯状态下侧向屈曲模型试验方法,通过护套约束模型使其发生侧向屈曲,开展直筒和弯曲半径分别为2 m、1.7 m、1.4 m工况下脐带缆铠装层侧向屈曲模型试验。通过参考以往文献中理论预测值和试验的对比结果,并和数值模拟进行对比,验证本文提出的模型试验方法的准确性。试验研究发现:随着弯曲半径的减小,脐带缆铠装层发生侧向屈曲的临界位移和临界屈曲载荷都不断增大,同时侧向屈曲发生位置向固定端移动;对于压弯状态下的脐带缆,初始缠绕位置为弯曲拱腹面的铠装钢丝侧向屈曲更明显。本文提出的侧向屈曲模型试验方法可用于脐带缆铠装层侧向屈曲失效机制研究,也可用于数值模拟分析的验证。

关键词：脐带缆铠装钢丝侧向屈曲压弯状态模型试验

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MW级波浪能装置浅水系泊系统模型试验研究

哈尔滨工程大学学报 2025年第2期46卷 189-196页

作者：盛其虎张紫昊哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

本文针对MW级波浪能装置浅水系泊系统设计问题,在拖曳水池采用局部假底模拟浅水环境,对比研究纯悬链系泊和弹性系泊系统的力学性能。模型实验结果表明:纯悬链系泊方式在极端海洋环境条件下,系泊张力存在瞬时的尖峰,峰值载荷随平均风浪... 详细信息

本文针对MW级波浪能装置浅水系泊系统设计问题,在拖曳水池采用局部假底模拟浅水环境,对比研究纯悬链系泊和弹性系泊系统的力学性能。模型实验结果表明:纯悬链系泊方式在极端海洋环境条件下,系泊张力存在瞬时的尖峰,峰值载荷随平均风浪流载荷的增加而增大;弹性系泊模式很好地避免了峰值载荷,极限系泊载荷相比纯悬链方式降低了88%。研究结果表明:在浅水条件下,采用弹性系泊可以有效避免平台运动响应对系泊线的冲击载荷,有助于提高波浪能装置在极端海洋环境条件下的生存能力和降低系泊系统成本。

关键词：可再生能源波浪能发电系泊系统模型试验鹰式波浪能平台系泊张力弹性索台风

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降水开挖共同作用下地连墙受力变形机制模型试验研究

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岩土工程学报 2025年第2期47卷 365-375页

作者：迟民良梁禄钜徐长节杨开放丁智浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙大城市学院工程学院浙江杭州310015 华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌330013

为揭示基坑降水与开挖共同作用下地连墙受力变形机制,开展了室内模型试验模拟基坑干砂开挖与降水开挖过程,采集了地连墙两侧水土压力、坑外地表沉降、地连墙弯矩及侧移等数据。通过对比不同工况条件下地连墙受力变形的变化特点及内在联... 详细信息

为揭示基坑降水与开挖共同作用下地连墙受力变形机制,开展了室内模型试验模拟基坑干砂开挖与降水开挖过程,采集了地连墙两侧水土压力、坑外地表沉降、地连墙弯矩及侧移等数据。通过对比不同工况条件下地连墙受力变形的变化特点及内在联系,分析了基坑降水开挖对地连墙受力变形的影响机制。试验结果表明:基坑降水与基坑开挖均会改变地连墙两侧侧向土压力分布形式,与干砂开挖相比,降水开挖共同作用时侧向土压力变化更为显著,墙前被动土压力更小,墙后侧向土压力峰值位置则有所下移,地连墙由此产生更大的弯矩值,并诱发更显著的地连墙侧移。

关键词：降水基坑开挖模型试验地连墙侧移孔隙水压力土压力

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水平互层围岩铁路隧道底部变形模型试验研究

铁道学报 2025年第3期47卷 168-177页

作者：相懋龙阳军生吴剑傅金阳刘志强罗钰博中南大学土木工程学院湖南长沙4100752 中铁西南科学研究院有限公司四川成都611731 高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

为揭示复杂地应力下水平互层围岩铁路隧道底部变形机理,设计融合3D打印技术和复模工艺的精细化隧道模型,在实现隧道结构精度有效控制的同时可模拟隧底结构开裂情况,采用基于石膏相似材料的逐层浇筑方法制备水平软硬互层岩体,开展不同水... 详细信息

为揭示复杂地应力下水平互层围岩铁路隧道底部变形机理,设计融合3D打印技术和复模工艺的精细化隧道模型,在实现隧道结构精度有效控制的同时可模拟隧底结构开裂情况,采用基于石膏相似材料的逐层浇筑方法制备水平软硬互层岩体,开展不同水平地应力下水平层状围岩隧道底部隆起变形规律的物理模型试验研究。研究结果表明:高水平地应力作用下隧底层状岩体呈层间分离和挠曲弯折破坏的隆起破坏特征,且隆起破坏区域会随水平地应力增大而向两侧及深部扩展;不同应力环境下隧道结构内力和隧底隆起变形有着显著差异,随水平地应力增大,衬砌两侧弯矩由向外逐步转为向内,仰拱中心处弯矩和轴力逐渐增大且处于整环衬砌的最大值,当侧压力系数K超过1.25时,隧底结构隆起显著增加,且隆起量值随K值增加较快,工程中应注意此类隧底隆起的预防及控制;高水平地应力作用下隧底层状岩体的隆起破坏是导致此类隧道底部隆起病害的根本原因。

关键词：铁路隧道水平层状岩体高水平地应力隧底隆起精细化隧道模型模型试验