拖輪尾流沖刷下碼頭拋石基床穩(wěn)定性綜合診斷分析研究及工程治理.pdf

1、本文運用原型觀測、數(shù)學模型仿真計算、物理模型試驗等手段,對拖輪尾流作用下拋石基床塊石的穩(wěn)定性進行綜合性診斷分析,并提出合適的工程解決方案,本文主要工作包括以下幾方面:
　　1.論述了拋石基床遭水流沖刷后的工程診斷方法。結合實際工程,運用潛水探摸檢查和多波束水下地形測量等現(xiàn)代檢測技術手段,定位拋石基床受損位置和程度;選擇額定功率1176kW的Z型全回轉拖輪為試驗對象,對其工作時的尾流流速進行實際測量,再現(xiàn)拋石基床遭水流沖刷的真實工況

2、;最后,結合工程受損特點,分別采用規(guī)范理論計算方法和數(shù)學模型仿真計算方法綜合評估碼頭整體安全性,提出了拋石基床遭水流沖刷的極限進深值這一概念,指出當沖刷進深超過極限值時,碼頭將會發(fā)生失穩(wěn)破壞。
　　2.采用數(shù)值仿真技術手段進行分析研究。首次提出拋石基床塊石起動流速研究的二維簡化模型,通過研究水平面上單層塊石起動流速與沖刷機理,驗證了該簡化模型的合理性和可靠性,并進一步得出了一個與塊石間遮掩系數(shù)有關的塊石起動流速伊茲巴什修正公式。在

3、此基礎上,運用大型有限元軟件ADINA建立重力式沉箱碼頭拋石基床流固耦合數(shù)值計算模型,針對不同重量的塊石,反復試算各種流速荷載條件下的沖刷穩(wěn)定性,并且綜合分析來流和回流對基床塊石起動的影響,得出塊石起動的起動流速場分布規(guī)律和塊石的起動流速條件。
　　3.采用物理模型試驗方法對水流作用下的碼頭拋石基床穩(wěn)定性開展研究。選用長14m,寬8m,高度為1.2m開敞式矩形水池作為試驗水池,精選顆粒均勻的塊石作為試驗用基床塊石。利用潛水泵模擬拖

4、輪螺旋槳射流,通過調整不同功率潛水泵的出流位置控制研究區(qū)域的流速。采用先進的多普勒點式流速儀測量基床拋石前緣和后緣的流速,得到能夠對塊石基床穩(wěn)定性造成破壞的流速指標,并經(jīng)實際工程驗證了本模型研究成果的可靠性。
　　4.拋石基床遭水流沖刷受損后的加固修復方法研究。針對拖輪靠離泊碼頭時尾部螺旋槳水流引起的基床受沖刷破損問題,介紹了三種傳統(tǒng)的加固修復方法。在此基礎上,結合實際工程特點以及本文數(shù)值模型和物理模型對拋石基床遭水流沖刷破壞的機