罗英华[1]2004年在《直立式防波堤失稳风险分析研究》文中研究表明作为一门综合性边缘学科,风险分析可以完成对结构系统的综合安全性和风险的分析,已经引起国内外工程界和理论界极大关注,成为当前研究的一项重要课题。本文针对风险分析的基本内容进行理论分析和实例验证,并将风险分析法应用到直立堤的实际工程中。本文主要研究成果归纳如下:1.介绍了风险分析的基本概念、原理与方法,综合国内外的研究成果和故障分析报告,建立了直立式(沉箱)防波堤失效风险的故障树。2.对港口工程中涉及的风险因素进行分类,对风险因素的不确定性和模型处理等问题进行了详细的分析,为进一步的风险量化提供准确的度量依据。鉴于目前对随机波作用下直立堤上波浪力的计算模型还不成熟,本文应用规范和合田良实公式两种波浪力计算公式编制了计算程序,并在实例中进行比较。3.综合应用概率论和结构极限状态设计理论,建立了上部结构水平滑移、倾覆、抛石基床失效和地基承载力失效等多种直立堤失稳的风险模型,并首次将极限分析法应用到地基承载力失效风险的分析中,克服了以往计算方法缺少严格的理论依据的缺点。实例分析表明,该方法不仅概念明确,而且计算简单,便于在风险分析中的应用。4.以某码头工程的直立堤结构失稳风险为例,进一步说明风险分析方法的工程应用。并对计算模型的选取、可接受风险标准和风险决策等问题进行了探讨,得到了一些有益的结论,并可应用于其他实际工程,为工程设计和管理决策提供可靠的依据。
荆昆[2]2005年在《防波堤设计的风险分析》文中提出水工建筑物失事的形式与机理很多,台风、暴潮、天文大潮、巨浪等极端海况的组合和一些不确定性因素的影响都是导致水工建筑物事故的主要原因。由于奥帆工程的安全问题关系到奥帆赛成功举办和国际声誉,因此其水工结构经过了有关单位的设计并通过了大量的物理模型试验和数值模拟验证,但无论是“设计规范”还是物模试验都没有考虑到复杂多变的海洋环境的不确定性及其对工程设计的影响可能会导致工程在使用的过程中出现意外,因此必须对工程的设计进行系统的风险分析。 本文对防波堤结构稳定性和越浪量按照各种规范进行的设计计算和物理模型试验,引入了不确定性分析理论和多维联合概率理论进行计算和风险分析。改善了各种规范设计方法中按“极端水位”“设计波高”等一一对应的计算结果缺乏相应“重现期”概念和危险率的欠缺,对物模试验结果也赋予了概率特性,为防波堤设计的风险分析提供了依据。
郄禄文[3]2005年在《削角直立式防波堤可靠度分析》文中提出近年来,随着海岸与海洋资源的开发利用,港工建筑物不断向深水化、大型化方向发展,深水防波堤的应用变得越来越广泛。在深水海域巨大的波浪将产生作用在防波堤上极大的波浪力,因此开发了多种型式的防波堤以降低波浪力。削角直立堤是直立式防波堤的改进结构型式,其结构特征是上部胸墙迎海面为与水平面成锐角(如30°、45°)的倾斜面,作用在削角直立堤斜面部分上的波浪力可分解为水平力和垂直力两部分,波浪力的垂直分量将有利于堤身的稳定。本文从理论分析和试验研究两个方面对削角直立堤进行深入研究。首先在广义随机变量空间中,通过确定失效极限状态曲面上验算点处切平面法线的方法,将相互独立的正态分布随机变量的可靠度Hasofer-Lind方法推广到包含任意分布的相关随机变量的结构极限状态问题,提出了适合任意分布的荷载变量相关下结构的可靠度计算的新方法,把国际上通用的Hasofer-Lind可靠度分析方法推广到适用于变量相关的情况。其次,利用Laplace型积分的渐近计算方法,还推导出了广义随机空间相关荷载变量作用下结构失效概率的一个新的渐近计算公式,并依此算法对削角直立堤进行失效概率的计算以及风险评估。通过不规则波浪的物理模型实验,得出了削角直立堤模型上实测波浪压力与合田良实波浪力简化计算值的比值系列,给出了作用在削角直立堤上波浪力的不确定性系数及其统计特征,提出了适合削角直立式防波堤的合田良实修正公式。建立了新的削角直立式防波堤抗滑移、抗倾覆极限状态方程,获得了削角直立堤的可靠指标以及各个波浪荷载的分项系数,提出了对现行防波堤设计规范中分项系数的建议值。通过对波浪力不定性系数以及其标准差不同取值情况下削角直立堤进行对比可靠度分析,讨论了波浪荷载不定性系数对削角直立式防波堤可靠度以及荷载分项系数的影响。
孙百顺[4]2017年在《软土地基防波堤稳定性大比尺模型实验和数值计算方法研究》文中指出在我国沿岸海域广泛分布着软土地基,在软土地基上建造防波堤是港口海岸工程建设面临的现实问题。长江口深水航道治理工程半圆型防波堤破坏事例表明在波浪等循环荷载作用下防波堤的稳定特性、破坏模式尚不明确,软土地基的承载机理有待深入揭示。采用大比尺物理模型实验方法,模拟波浪作用下软土地基上防波堤的真实工作状态,并结合有限元数学分析,深入揭示波浪荷载及软土地基条件下防波堤的承载机理及稳定特性,具有重要的科学意义和实用价值。本文主要开展了五方面的研究工作:1.首次开展波浪作用下软土地基半圆型防波堤和直立式沉箱防波堤稳定性大比尺物理模型实验研究工作。采用土体重塑制作模型土体,使其与原型土体的极限承载力之比符合模型实验相似比尺要求。在长450 m、宽5 m、深8~12 m的实验水槽建立了模型与原型比尺为1:5的模拟波浪—防波堤结构—软土地基实际工作状态的物理模型实验系统,开展了相关实验研究工作。2.通过大比尺物理模型实验,在不同水深条件下,不同波高和波浪循环次数的波浪作用下,研究半圆型防波堤和直立式沉箱防波堤软土地基的孔隙水压力变化规律。半圆型防波堤软土地基的最大孔隙水压力发展趋势分为基本不变型、增长型、消散型以及先消散后增长型等四种类型。直立式沉箱防波堤软土地基的最大孔隙水压力发展趋势分为基本不变型和增长型两种类型。从结构安全不利角度选取增长型曲线进行数据拟合,得到半圆型防波堤下软土地基对数型和直立式沉箱防波堤下软土地基双曲线型最大孔隙水压力发展模型,为波浪作用下软土地基循环强度弱化的数值模拟奠定了基础。3.根据大比尺物理模型实验,研究波浪长时间作用下半圆型防波堤和直立式沉箱防波堤地基土体强度及防波堤的沉降特性,得到半圆型防波堤和直立式沉箱防波堤地基土体强度及沉降的变化规律,为不同结构型式防波堤的地基承载力和沉降分析提供了依据。4.建立了考虑软土地基循环强度弱化特性的半圆型防波堤和直立式沉箱防波堤稳定性分析有限元数学模型,并通过大比尺物理模型实验进行了验证。综合考虑波浪动荷载、基床静荷载、防波堤结构型式以及基床底部宽度等因素对软黏土地基承载力和强度弱化的影响,建立考虑软土地基循环弱化效应的地基承载力判别方法,可应用于防波堤稳定性计算分析,为工程建设提供技术支撑。5.采用考虑软土地基循环弱化效应的有限元分析方法及地基承载力判别方法,分析了长江口深水航道治理半圆型防波堤和烟台港西港区直立式沉箱防波堤结构的稳定性。为本文提出的大比尺物理模型实验方法、数值计算分析方法及地基承载力判别方法的实际应用提供案例支撑。
杜闯[5]2014年在《直立式防波堤水动力特性及稳定性研究》文中提出直立式防波堤是最常用的外海防护建筑物和护岸建筑物之一，作用于它的主要荷载是波浪力。由于其堤身整体性好，水上安装工作量小，不需要大型起重设备，施工进度快，箱中填以砂砾可降低造价等优点近些年来，广泛应用于港口工程建设。本文从物理模型试验和数值计算两方面对直立式沉箱防波堤进行了深入研究，首先，为了研究直立式沉箱防波堤上波浪力分布规律，寻求适合于此类型防波堤的波浪力计算公式，基于波浪水槽物理模型试验，对作用于堤身的波浪压力试验数据进行分析，得到作用在防波堤上的水平力和浮托力分布特性；针对试验结果计算分析，提出了合田良实波浪力计算公式的修正方法，使其适用于直立式沉箱防波堤计算波浪力。其次，由于作用在防波堤身的波浪力之间、波浪力矩之间具有高相关性，因此采用考虑相关变量的可靠性分析方法，提出直立式沉箱防波堤的抗滑移、抗倾覆破坏的设计表达式。最后利用弹性理论，刚性理论进行模型处理，进一步计算直立式防波堤在波浪力的作用下期望滑移量的变化。在以上物理模型研究的基础上，本文通过试验对直立式沉箱防波堤的波浪力进行研究，从数值计算角度进行了模拟、对合田良实公式进行修正，对直立堤的可靠度和滑移量的计算研究。
尹纪龙[6]2015年在《真实加载路径下软粘土强度变化规律及防波堤失稳模式研究》文中研究表明以往沉箱式防波堤的设计理论与计算方法大多针对地址条件较好的近岸工程,针对软粘土地基上防波堤的设计理论和稳定性分析方法尚不成熟。随着海岸港口建筑物向离岸、深水和地基软弱地区的发展,结构安全性问题十分突出。软粘土地基上的沉箱式防波堤,一方面随着上部结构的逐步施工,地基土体承受的上覆荷载逐渐增大,另一方面因排水固结导致其固结度增加,同时结构又受到水平波浪荷载作用,真实加载路径下软粘土抗剪强度指标随着固结度和轴向偏应力的变化规律,以及荷载作用下软粘土地基上防波堤失稳破坏模式,成为实际工程设计中较为关心并亟待解决的问题。本文依托烟台港西港区防波堤二期实际工程,通过静叁轴试验以及有限元数值模拟,对真实加载路径下软粘土抗剪强度变化规律以及荷载作用下防波堤失稳模式开展了一系列研究工作。主要内容如下:1、结合国内外研究成果,考虑真实加载路径下地基土体的实际受力状态,设计并开展了以固结度和轴向偏应力为影响因素的静叁轴试验研究,总结出真实加载路径下软粘土强度变化规律。2、利用有限元软件,建立沉箱式防波堤结构的叁维弹塑性数值模型,并进行二次开发,编写出土体材料参数内摩擦角和粘聚力同场变量随轴向偏应力变化的USDFLD子程序,分别针对采用原始土样强度指标和考虑软粘土强度变化的两种情况,进行防波堤结构的有限元计算和对比,明确了水平波浪荷载和竖向荷载作用下软粘土地基上防波堤失稳破坏模式,及土体强度指标的变化对防波堤稳定性的影响。
张磊[7]2011年在《直立式防波堤的可靠性分析》文中提出防波堤是港口工程的重要组成部分,在港口工程建设成本中占有很高的比例,防波堤一旦遭到破坏,后果非常严重。直立式防波堤是一种重要的防波堤结构形式,在海港工程中应用非常广泛。研究直立式防波堤的可靠性具有很高的理论意义和工程价值。结构可靠性理论最初是采用全概率法(水准Ⅲ法)计算的。由于受到计算水平和数学方法本身的限制,全概率法在结构可靠性研究初期发展缓慢。相反,近似概率法(水准Ⅱ法)由于其计算简单,能够满足大部分工程精度要求,得到了长足的发展,其中一次二阶矩法应用最广泛。随着计算技术的发展,全概率法的应用逐渐得到推广。选择变量的联合密度函数和对联合密度函数在失效域上进行快速有效的积分是全概率法的关键部分。在本文中,对于常用的二维联合密度函数进行了总结。对于已知变量联合密度函数的结构,在计算其失效概率时直接采用数值积分的办法计算结构的失效概率;对于变量联合密度函数未知的情况,首先采用NATAF变换构造变量联合密度函数,然后采用数值积分的办法计算结构失效概率。在直立式防波堤的可靠性计算中,荷载主要是波浪力和浮托力。独立变量JC法没有考虑二者之间的相关性,计算精度不高。1992年谢世楞和刘颖对国内测波资料的频率分析表明对于波浪荷载的长期分布概型可用对数正态或Gumbel分布(极值Ⅰ型分布)[14]。对于波浪力和浮托力,本文都采用Gumbel分布。二维Gumbel分布模型有泊松二维混合Gumbel分布和泊松二维Gumbel逻辑分布。泊松二维混合Gumbel分布使用的一个必要条件是:两个变量之间的相关系数的取值范围在之间。波浪力和浮托力的相关系数一般会大于,因此本文采用泊松二维Gumbel逻辑分布密度函数作为波浪力和浮托力的联合密度函数。本文采用直接积分法(全概率法),对秦皇岛燃料基地防波堤的实例进行了可靠性分析,计算结果表明,直接积分法计算结果与变量相关JC法计算结果近似,独立变量JC法计算结果明显低于直接积分法的计算结果。
周援衡[8]2011年在《波浪与抛石防波堤相互作用及其砂质海床动力响应分析》文中提出波浪作用下海床地基的动力稳定性是近海岸及离岸工程建筑物在设计和建造过程中必须充分考虑的重要问题之一。海洋上传播的波浪在海水与海床的交界面处施加了循环波压力荷载。在这种循环的波压力作用之下,会引起海床内孔隙水压力与有效应力变化,致使海床出现土体位移和变形,在一定条件下可能发生土体剪切破坏和砂土液化现象；而波浪与防波堤相互作用及其海床和抛石介质的动力响应问题求解也是海洋工程中普遍存在的另一技术难题,对基岩特性的忽视和不适当的工程处置可能导致海床失稳,乃至海床上建筑物的破坏。因此研究波浪与防波堤相互作用及其海床动力响应和基岩特性影响问题具有重要理论及工程意义。文中针对波浪与带有抛石介质防波堤的相互作用及其相应的砂质海床和没有建筑物的纯砂质海床的动弹性响应问题,通过国内外广泛调研、理论分析、模型试验和数值模拟计算对其进行了深入研究,获取的研究成果主要有以下几方面：(1)通过室内物理模型试验,研究了线性波或浅水椭圆余弦波作用下不同海床介质、波浪类型、波高、周期和水深等因素影响下抛石潜堤、海床和带抛石基床防波堤海床的动力响应问题,获得了孔隙水压力等物理量分布及其响应变化规律；(2)基于对波浪域和孔隙流体域的理论分析,建立波浪域的紊流Navier-Stokes方程和抛石多孔介质孔隙流体域的Forchheimer方程,采用VOF方法对自由表面进行跟踪,引入k-e模型来封闭雷诺方程,籍之构建了整个波浪场的控制方程,来描述非线性较强的波浪行为及大颗粒多孔介质内部的孔隙流；(3)基于描述波浪-抛石介质相互耦合作用的VOFFDM计算模型程序,计算得到了不同入射波要素、水深、抛石介质孔隙率和堤断面尺寸等因素影响下海床的动力响应规律,揭示了堤前堤后波高、堤内孔隙水压力和孔隙流场随波浪性质、波要素、水深以及抛石介质孔隙率和堤断面尺寸等因素影响下的变化特征,为进一步分析防波堤下卧海床内沿程动力响应以及抛石单体和防波堤整体的稳定性提供了重要依据。物模试验结果验证了VOFFDM程序的有效性与可靠性。(4)针对天然饱和海床固有的各向异性特征,将天然海床假定为横观各向同性的饱和多孔介质,基于横观各向同性饱和多孔介质Biot动力渗透-固结理论,文中首次建立了横观各向同性饱和海床的动力方程,编制了动力固结有限元程序BCFEM,模型试验结果验证了程序的有效性与可靠性。(5)应用动力固结有限元程序BCFEM,对线性波和浅水椭圆余弦波作用下的均质各向同性饱和海床、非均质各向异性饱和海床的动力响应问题进行了深入研究,获取了不同波浪要素组合下及其有无防波堤海床内孔隙水压力等参数的变化规律,揭示了海床对波浪的动力响应是由波浪要素和海床介质特性共同决定的,其中波高和波周期是其主要的控制参数,海床固有的非均质性和各向异性特征对其孔隙水压力和有效应力等分布具有较显着影响。
罗英华, 周锡礽, 付臣余[9]2004年在《直立式防波堤工程的风险评估模型分析》文中研究说明基于风险评估的基本理论 ,在分析原有设计方法的基础上 ,将风险评估理论引入到防波堤工程上来 ,给出了直立式防波堤工程的风险评估模型。结合工程实例的计算结果表明 ,该方法可以寻求出工程中存在的某些薄弱环节 ,从而为工程设计和风险管理决策提供有效的科学依据。
蒋学炼[10]2006年在《防波堤风险分析与管理研究》文中指出本论文研究了防波堤风险分析与管理的框架,建立了防波堤工程风险的评估体系及相应模型,解决了技术指标与经济指标及其他非技术指标的结合问题。研究主要侧重于四个方面:①海洋动力因素随机性研究;②防波堤风险量化方法研究;③防波堤风险决策模型研究;④防波堤剩余风险管理研究。在“海洋动力因素随机性研究”部分,首先讨论了极值分布不确定性所带来的防波堤风险。探讨了利用人工神经网络技术推算缺失风浪数据的方法。引进了区域频率分析方法,为解决海洋动力条件极值分布拟合中常见的数据样本匮乏问题提供了一种新的途径。基于一种结构化参数模式,联合统计和物理参数模型建立了海洋动力因素的联合分布,使之更适于概率积分求解和风险分析。在“防波堤风险量化方法研究”部分,基于200多例防波堤事故资料建立了防波堤工程失效树。基于可靠度计算方法提出了防波堤风险量化的手段。考虑到常规可靠度计算方法的缺陷,提出将Monte Carlo法与可靠度计算方法相结合的新思路,使概率计算方法能达到近似全概率的水平。为了验证和探讨风险量化理论在防波堤工程中的实用性和应用方法,给出了基于可靠度的斜坡堤护面块体稳定性分析及基于变形的沉箱式防波堤蛇行破坏模型两个算例。在“防波堤风险决策模型研究”部分,探讨了防波堤工程的决策模型,重点是将效用理论引入防波堤风险决策中,以满足多属性目标决策及风险态度度量的需要。风险分析与管理的一个优势在于能够揭示防波堤生命周期内各阶段的风险,这使得剩余风险的管理成为可能。第四部分“防波堤剩余风险管理研究”重点讨论了防波堤工程剩余风险管理中工程保险费率的厘定。沉箱式防波堤底面与基床之间的摩擦系数是保证其抗滑稳定性的重要随机变量。本文依托相关的工程项目对新型材料-橡胶阻滑板与抛石基床间的摩擦系数进行了试验研究,为本领域提供一些有用的基础资料。
参考文献：
[1]. 直立式防波堤失稳风险分析研究[D]. 罗英华. 天津大学. 2004
[2]. 防波堤设计的风险分析[D]. 荆昆. 中国海洋大学. 2005
[3]. 削角直立式防波堤可靠度分析[D]. 郄禄文. 天津大学. 2005
[4]. 软土地基防波堤稳定性大比尺模型实验和数值计算方法研究[D]. 孙百顺. 天津大学. 2017
[5]. 直立式防波堤水动力特性及稳定性研究[D]. 杜闯. 河北大学. 2014
[6]. 真实加载路径下软粘土强度变化规律及防波堤失稳模式研究[D]. 尹纪龙. 哈尔滨工程大学. 2015
[7]. 直立式防波堤的可靠性分析[D]. 张磊. 中国海洋大学. 2011
[8]. 波浪与抛石防波堤相互作用及其砂质海床动力响应分析[D]. 周援衡. 中南大学. 2011
[9]. 直立式防波堤工程的风险评估模型分析[J]. 罗英华, 周锡礽, 付臣余. 港工技术. 2004
[10]. 防波堤风险分析与管理研究[D]. 蒋学炼. 天津大学. 2006