海洋吸力式沉箱在波浪作用下地基稳定性分析

大连理工大学

硕士学位论文

海洋吸力式沉箱在波浪作用下地基稳定性分析

姓名：马太雷

申请学位级别：硕士

专业：岩土工程

指导教师：栾茂田

20070620

边坡的稳定性计算方法

边坡稳定性计算方法 目前的边坡的侧压力理论，得出的计算结果，显然与实际情形不符。边坡稳定性计算，有直线法和圆弧法，当然也有抛物线计算方法，这些不同的计算方法，都做了不同的假设条件。 当然这些先辈拿出这些计算方法之前，也曾经困惑，不做假设简化，基本无法计算。而根据各种假设条件，是会得出理论上的结果，但与实际情况又不符。倒是有些后人不管这些假设条件，直接应用其计算结果，把这些和实际不符的公式应用到现有的规范和理论中。 瑞典条分法，其中的一个假设条件破裂面为圆弧，另一个条件为假设的条间土之间，没有相互作用力，这样的话，对每一个土条在滑裂面上进行力学分解，然后求和叠加，最后选取系数最小的滑裂面。从而得出判断结果。其实，那两个假设条件对吗？都不对！ 第一、土体的实际滑动破裂面，不是圆弧。第二、假设的条状土之间，会存在粘聚力与摩擦力。边坡的问题看似比较简单，只有少数的几个参数，但是，这几个参数之间，并不是线性相关。对于实际的边坡来讲，虽然用内摩擦角①和粘聚力C来表示，但对于不同的破裂面，破裂面上的作用力，摩擦力和粘聚力，都是破裂面的函数，并不能用线性的方法分别求解叠加，如果是那样，计算就简单多了。 边坡的破裂面不能用简单函数表达，但是，如果不对破裂面作假设，那又无从计算，直线和圆弧，是最简单的曲线，所以基于这两种曲线的假设，是计算的第一步，但由于这种假设与实际不符，结果肯定与实际相差甚远。

条分法的计算，是来源于微积分的数值计算方法，如果条间土之间，存在相互作用力，那对条状土的力学分解，又无法进行下去。 所以才有了圆弧破裂面的假设与忽略条间土的相互作用的假设。 其实先辈拿出这样与实际不符的理论，内心是充满着矛盾的。 实际看到的边坡的滑裂，大多是上部几乎是直线，下部是曲线形状，不能用简单函数表示，所以说，要放弃求解函数表达式的想法。计算还是可以用条分法，但要考虑到条间土的相互作用。 用微分迭代的方法求解，能够得出近似破裂面，如果每次迭代，都趋于收敛，那收敛的曲线，就是最终的破裂面。 参照图3，下面将介绍这种方法的求解步骤。

船舶与海洋工程专业本科生培养方案

船舶与海洋工程专业本科生培养方案 一、培养目标 培养适应21世纪社会主义现代化建设需求的、具有优良思想素质、科学素质和人文素质、具备现代船舶与海洋工程设计、先进制造以及企业现代化生产管理为基础理论知识和综合专业技能的高级工程技术人才。毕业后可在山东及全国的船舶与海洋工程企事业单位从事船舶与海洋工程设计与研究、制造与规划、生产过程信息化以及船舶与海洋工程的生产管理与经营等方面的技术与管理工作，并为学生进入研究生阶段学习打好基础。 二、培养要求 本专业强调学生动手能力与创新能力的培养，要求学生在认真完成必修课程学习的基础上，重视实践、实习、设计与软件开发等实践性环节与能力的训练与培养。 本专业毕业生应具备以下几方面的知识和能力： 1.有坚实的自然科学基础，较好的人文艺术和社会科学基础，较好的语言与文字表达能力； 2.有较好的计算机与外语应用能力； 3.系统地掌握本专业领域必须的宽广的技术基础知识，包括工程图学、力学、材料学、计算 机基础以及信息检索基础等； 4.较好地掌握船舶性能分析、船舶结构设计、船舶建造、船舶企业生产规划与管理以及生产 过程信息化等领域的专业知识了解本专业学科的前沿与发展； 5.在本专业领域具有较强的分析和解决问题的能力，具有从事相关的科学研究、科技开发和 组织管理的能力。 三、主干学科 E24 船舶与海洋工程 四、专业主干课程 理论力学、材料力学、船体结构与制图、船舶与海洋工程流体力学、船舶静力学、船舶结构力学、船舶设计原理、船舶阻力与推进、船舶结构强度与规范设计、现代船舶与海洋工程建造及检验、船舶生产设计、船舶计算机辅助设计与制造。 五、修业年限、授予学位及毕业学分要求 修业年限：四年 授予学位：工学学士 毕业学分要求：本专业毕业生应达到学校对本科毕业生提出的德、智、体、美等方面的要求，完成教学计划规定的全部课程的学习及实践环节训练，修满179.5学分，其中通识教育类63学分，专业教育类75.5学分，课外安排与要求41学分，毕业设计（论文）答辩合格，方可准予毕业。 六、主要课程关系结构图

沉箱吊装计算书

中交第一航务工程局有限公司 沉箱吊装受力计算书 工程名称：中委合资广东石化2000吨/年重油加工工程产品码头项目部 计算内容：沉箱吊装 审核：校核：计算：

1、沉箱重心计算 图1-1沉箱断面图 图1-2沉箱平面图 表1-2沉箱材料和体积矩计算表

沉箱重量:M=ρV=2.5×198.3=495.75t 沉箱重心:Xc= 1258.95/198.3=6.35m Yc =1110.09/198.3=5.60m 2、沉箱吊装计算 1）主钢丝绳受力计算 沉箱受力简化入图： 2250 2450 F1 F2 G 图1-3隔墙受力简化图 起吊后方块处于平衡状态， 根据受力平衡可得出：F 1+F 2=1.3G ，1.3为动力荷载系数，G=4850KN.............① 根据力矩平衡可得出： 设前沿每根钢丝绳拉力为F 前，后沿每根拉力为F 后，根据力矩平衡得 2.25F 1=2.45F 2...............................................② 解由①、②式得 F 1=3290KN ；F 2=3015KN 根据吊装采用4点吊按3点吊计算可以得出单根销子单侧受力： F 前=F 1/3=1097KN ；F 后=F 2/3=1005KN 因前侧吊孔受力较大，且前后墙所用钢丝绳用同一行型号，故只对前墙钢丝绳进行验算。 钢丝绳安全系数取5，采用公称抗拉强度为1770MPa 的6×37钢丝绳。 五金手册得公称抗拉强度为1770MPa 的6×37纤维芯钢丝绳直径100mm 的在5倍安全系数下容许拉力为5840KN ，满足要求。 2）销子受力计算 销子采用Q345直径210mm 的圆钢。

世界海洋波浪能发电技术的发展现状与前景

2011 年第1 期2011 N um ber 1 水电与新能源 H YDR OPOW ER AND N EW EN ERGY 总第93期 T otal N o. 93 文章编号: 1671 - 3354( 2011) 01 - 0067 - 03 世界海洋波浪能发电技术的发展现状与前景 肖惠民, 于波, 蔡维由 (武汉大学动力与机械学院, 湖北武汉430072; 水力机械过渡过程教育部重点实验室, 湖北武汉430072) 摘要:对海洋波浪能发电技术的基本原理和特点进行了综述和评价, 介绍了国内外波浪能发电技术的进展及主要发电装置, 并分析了波浪能研究与利用的发展方向。 关键词:波浪能; 波能转换; 发展现状; 前景 中图分类号: P743 文献标志码: A The D eve lopm en t Status and P rospects of O ceanW ave P ow er G enera tion T echnology in the W or ld X IAO H u im in, YU Bo, CA IW e iyou ( S choo l of Pow e r andM echan ica l Eng ineer ing, W uhan U n iversity, W uhan 430072, Ch ina) A bstrac t: T he deve lopm ent o f the ocean w ave pow er generat ion techno logy hom e and ab road, its basic princ iples and charac ter istics are com prehensive ly d iscussed, the m ain g enerating dev ices are rev iew ed, and the trends and pro spects o f w ave energy u tilizat ion are a lso descr ibed. K ey w ord s: w av e energy; w av e energy conversion; deve lopm en t status; prospects 着世界经济的发展、人口的激增和社会的进步, 人类对能源的需求日益增长。而占地球表面积70% 的 1 波浪转换技术的进展 海洋, 集中了97% 的水量, 蕴藏着大量的能源, 包括波 浪能、潮汐能、海流能、温差能、盐差能等。其中, 波浪能由于开发过程中对环境影响小且以机械能形式存在, 是品位最高的海洋能。利用波浪能发电可为边远海岛 和海上设施等提供清洁能源, 还可利用波浪能提供的 动力进行海水淡化, 从深海提取低温海水进行空调制 波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为往复机械能, 然后再通过动力摄取系统转换成所需的动力或电能。 目前已经研究开发了多种波量能技术, 实现波浪能转换。根据国际上最新的分类方式, 波浪能技术分为振荡水柱技术、振荡浮子技术和越浪技术三种。 冷以及制氢等。 1. 1 振荡水柱式 随着相关技术的发展以及世界各国科技工作者的努力, 近年来, 海洋波浪能发电技术取得了长足的进步, 陆续有试验电站投入商业运行。可以预见, 不远的将来, 随着海洋波浪能发电技术日益成熟, 将会有越来越多的海洋波浪能发电系统接入电网运行。 本文对海洋波浪能发电系统的主要技术原理、特点和发展现状作了综述和评价, 最后分析了波浪能研究与利用的前景及发展方向。 振荡水柱技术是利用一个水下开口的气室吸收波 能的技术。波浪驱动气室内水柱往复运动, 再通过水柱驱动气室内的空气, 进而由空气驱动叶轮, 得到旋转机 械能, 或进一步驱动发电装置, 得到电能(见图1)。其 优点是转换装置不与海水接触, 可靠性较高; 工作于水面, 便于研究, 容易实施; 缺点是效率低。 目前已建成的振荡水柱装置有挪威的500 kW 岸 式装置、英国的500 kW 岸式装置L IM PET、澳大利亚 收稿日期: 2010 - 11 - 01 作者简介: 肖惠民, 男, 博士研究生, 从事水力机械内部流动数值模拟及稳定性研究、可再生能源发电技术研究。

计算方法算法的数值稳定性实验报告

专业 序号 姓名 日期 实验1 算法的数值稳定性实验 【实验目的】 1．掌握用MATLAB 语言的编程训练，初步体验算法的软件实现； 2．通过对稳定算法和不稳定算法的结果分析、比较，深入理解算法的数值稳定性及其重要性。 【实验内容】 1．计算积分 ()dx a x x I n ?+=1 0) (n (n=0,1,2......，10) 其中a 为参数，分别对a=0.05及a=15按下列两种方案计算，列出其结果，并对其可靠性，说明原因。 2．方案一 用递推公式 n aI I n 1 1n + -=- (n=1,2,......,10) 递推初值可由积分直接得)1 ( 0a a In I += 3. 方案二 用递推公式 )1 (11-n n I a I n +-= (n=N,N-1,......,1) 根据估计式 ()()()11111+<<++n a I n a n 当1 n a +≥n 或 ()()n 1 111≤<++n I n a 当1 n n a 0+< ≤ 取递推初值为 ()()()() 11212])1(1111[21N +++=++++≈N a a a N a N a I 当1 a +≥ N N 或

()()]1111[21N N a I N +++= 当1 a 0+< ≤N N 计算中取N=13开始 【解】:手工分析怎样求解这题。 【计算机求解】:怎样设计程序？流程图？变量说明？能否将某算法设计成具有形式参数的函数 形式？ 【程序如下】: % myexp1_1.m --- 算法的数值稳定性实验 % 见 P11 实验课题(一) % function try_stable global n a N = 20; % 计算 N 个值 a =0.05;%或者a=15 % %-------------------------------------------- % % [方案I] 用递推公式 %I(k) = - a*I(k-1) + 1/k % I0 =log((a+1)/a); % 初值 I = zeros(N,1); % 创建 N x 1 矩阵(即列向量),元素全为零 I(1) =-a*I0+1; for k = 2:N I(k) =-a*I(k-1)+1/k; end % %--------------------------------------------

海洋工程波浪力学习题、思考题(解答)第一章

海洋工程波浪力学习题、思考题 1． 建立小振幅波理论时，作了那些假设？ 答：波幅或波高相对于波长是无限小，流体质点的速度是缓慢的。按此假定波动的自由表 面所引起的非线性影响可以忽略，即非线性的自由表面运动边界条件和动力边界条件可以简化为线性的自由表面边界条件。 2． 试写出波浪运动基本方程和定解条件，并说明其意义。 答：波浪运动的基本方程和定解条件可以表述为： 02=?φ 全解域 0=??-=d z z ? 底部条件 ηη η ?η?ηη?===????+ ????+ ??= ??z z z y y x x t z 自由表面运动学边界条件 0212 22=??? ? ??????? ????+???? ????+??? ????++??==η η ???η?z z z y x g t 自由表面动力学边界条件 ()()y x t y x t ,,,0ηη== 初始条件 当∞→x 或±∞→y 或-∞→z 时 ()t z y x ,,,?和()t y x ,,η保持有界 无穷远条件 3． 写出小振幅波（线性波）理论的基本方程和定解条件，并说明其意义及其求解方法。 答：小振幅波（线性波）理论的基本方程和定解条件为： 02=?φ 全解域 0=??-=d z z ? 底部条件

0=??=??z z t ?η 自由表面运动学边界条件 01=??- =z t g ? η 自由表面动力学边界条件 或两个波面条件联合写为： 010 22=??? ? ????+ ??=z t g z ?? 波面条件 4． 线性波的势函数为 )sin(ch ) (ch 2t kx kd d z k gH ωω?-+= 证明上式也可以写为 )sin(sh ) (ch 2t kx kd d z k Hc ω?-+= 证明：因为：kgthkd =2ω thkd g k ω ω = chkd shkd g c ω= shkd c chkd g =1ω 将该式代入原势函数表达式可以得到第二种表达式 5． 由线性波势函数证明水质点轨迹速度 )cos(sh ) (ch t kx kd d z k T H u x ωπ-+= )sin(sh )(sh t kx kd d z k T H u z ωπ-+= 并绘出相位πω2~0)(=-t kx 时自由表面处的水质点轨迹速度变化曲线以及相位等于0，2 π，π，23π和π2时质点轨迹速度沿水深分布。

大型桁架模板受力计算(版)

中交第一航务工程局第五工程有限公司 模板受力计算书 （胸墙模板） 单位工程：锦州港第二港池集装箱码头二期工程计算内容：胸墙模板计算 编制单位：主管：计算： 审批单位：主管：校核：

锦州港第二港池集装箱码头二期工程 胸墙模板计算书 一、设计依据 1.中交第一航务工程勘察设计院图纸 2.《水运工程质量检验标准》JTS257-2008 3.《水运工程混凝土施工规范》JTJ268-96 4. 《组合钢模板技术规范》（GB50214－2001） 5. 《组合钢模板施工手册》 6. 《建筑施工计算手册》 7. 《港口工程模板参考图集》 二、设计说明 1、模板说明 在胸墙各片模板中，1#模板位于码头前沿侧，浇筑胸墙高度为3.15m，承受的侧压力最大，同时胸墙外伸部分的重量也由三角托架来承受，因此选取1#模板来进行计算。 1#模板大小尺寸为17.9m（长）×3.15m（高）。采用横连杆、竖桁架结构形式大型钢模板 面板结构采用安装公司统一的定型模板，板面为5mm钢板制作，背后为50×5竖肋。 内外横连杆采用单[10制作，间距为75cm； 桁架宽度为650cm，最大水平间距75cm，上弦杆采用背扣双[6.3，下弦杆为双∠50×50×5，腹杆为方管50×5。 2、计算项目 本模板计算的项目 ⑴模板面板及小肋 ⑵模板横连杆的验算。 ⑶模板竖桁架的验算。 ⑷模板支立的各杆件的验算。

模板计算 1、混凝土侧压力计算 混凝土对模板的最大侧压力： Pmax = 8K S +24K t V 1/2=8×2.0+24×1.33×0.57? =40.1kN/m 2 式中: Pmax ——混凝土对模板的最大侧压力 Ks ——外加剂影响系数，取2.0 Kt ——温度校正系数 10℃时取Kt ＝1.33 V ——混凝土浇筑速度50m 3 /h ，取0.57m/h 砼坍落度取100mm ＝＝倾倒侧P P P max 40.1+6×1.4=48.5 kN/m 2取50KN/ m 2 其中倾倒P 为倾倒砼所产生的水平动力荷载，取6kN/㎡×1.4=8.4kN/㎡。 2、板面和小肋验算 ⑴板面强度验算 取1mm 宽板条作为计算单元，计算单元均布荷载 q=0.05×1=0.05 N/mm q 5mm 钢板参数：I=bh 3/12=300×5×5×5/12=3125mm 4 ω= bh 2/6=300×5×5/6=1250mm 3 q=0.05×300=15 N/mm σ=M/ω=0.078 ql 2/ω=0.078×15×3002/1250=85 N/mm 2＜[σ]=215 N/mm 2 f max =K f ×Fl 4 /B 0=0.00247×0.05×3004 /2358059=0.43mm ＜300/500=0.6mm ， 钢板满足要求 其中K f 为挠度计算系数，取0.00247 B 0为板的刚度，B0=Eh 3x /12(1-γ2)=2.06×105×53/12(1-0.32)=2358059 γ钢板的泊松系数，取0.3 h 为钢板厚度，h=5mm

海洋波浪能发电装置在渔业上的应用

海洋波浪能发电装置在渔业上的应用 概要：应用摆式波能发电装置的渔业浮标可以稳定长时间工作，在长期帮助渔民获得目标鱼群信息方面作用明显，并且装置适用范围广，配件生产模块，替换方便，作为波能转换发电应用于城市发电，值得进行进一步的研究和推广。 随着海洋捕捞业的蓬勃发展，渔业浮标也越发受到人们的重视。过去由于浮标本身尺寸的限制，小型渔业浮标采用蓄电池作为能量源，但由于浮标内监测仪器工作频繁耗电量较大，因此需要人工定期回收补充蓄电池能量，耗费人力财力较大。近些年随着技术发展，越来越多的小型渔业浮标采用太阳能板发电配合蓄电池作为能量源供能，但太阳能板发电受到周围环境温度和光照强度的影响，发电电压并不稳定，不稳定的电压易损坏检测仪器，且太阳能板随着时间推移会逐渐降低发电功率，不足以支撑监测仪器长期稳定工作。因此研发一种稳定且可持续时间长的发电设备应用于小型浮标上是有必要的。波浪能作为一种清洁无污染的能量源，主要是通过转化为机械能、热能和化学能的方式，最终将波浪能转化为电能，经过200多年的研究，部分波能发电技术已十分成熟。中国波浪能资源十分丰富，可开发量达到10亿kw的量级，在近岸区域波浪能量平均在1285万kw，因此将波浪能发电技术应用于小型渔业浮标是可行的。 1偏心摆波浪能发电装置介绍 偏心摆式波浪能发电装置是近些年才兴起的一种新型发电设备，主要由外壳、转子、转轴、发电机、蓄电池、用电器等组成通过，工作原理是将波浪对浮体造成的摇动转化为转子转动的机械能，经过传动将机械能通过发电机转化为电能。目前国内对该装置研究较少，但在国外已有一些成功商化的例子。偏心摆式波能发电装置最早在1966年由Thiokol公司正式发布的专利中提出，2006年美国NeptuneWavePower有限公司被授予首批偏心摆波能发电装置专利，该装置特点在于工作过程中，可以根据受到波浪力的大小浮体中的控制模块自动改变摆锤上重物的位置，从而改变摆的转动惯量，促使摆稳定速度转动，最终使产生的电压稳定。目前芬兰Wello公司提出的PenguinTM是最为成功的偏心摆波浪能发电装置，已经成功商化，该装置直径在20m左右，内部发电装置主要由摆锤、转轴、加速轮系、发电机组、外壳组成，外壳进行特殊设计适应工作地的波浪特性，摆锤与波浪能够更好达到共振，WEllo公司宣传该装置在峰值时功率可达到500kw。

沉箱码头计算书

任务要求： 码头设计高水位12米，低水位7.4米，设计船型20000吨，波高小于1米，地面堆货20kpa ，Mh —16—30门座式起重机，地基承载力不足，须抛石基床。 一．拟定码头结构型式和尺寸 1． 拟定沉箱尺寸： 船舶吨级为20000吨，查规得相应的船型参数： 设计船型 总长 （m ） 型宽 （m ） 满载吃水 （m ） 183 27.6 10.5 即吃水为10.5米。 其自然资料不足，故此码头的前沿水深近似估算为： 1.1510.51 2.1D kT m ==?=， 设计低水位7.4米，则底高程：7.412.1 4.7m -=-，因此定底高程-5.1m 处。由于沉箱定 高程即为胸墙的底高程，此处胸墙为现浇钢筋混凝土结构，要求满足施工水位高于设计低水位，因此沉箱高度要高于码头前沿水深12.1m 。 综上，选择沉箱尺寸为： 1310.214l b h m m m ??=??。 下图为沉箱的尺寸图：

2．拟定胸墙尺寸： 如图，胸墙的顶宽由构造确定，一般不小于0.8m，对于停靠小型河船舶的码头不小于0.5m。此处设计胸墙的顶宽为 1.0m。设其底宽为5.5m，检验其滑动和倾覆稳定性要否满足要求：（由于此处现浇胸墙部分钢筋直接由沉箱顶部插入，可认为其抗滑稳定性满足要求，只需验算其抗倾稳定性） 设计高水位时胸墙有效重力小于设计低水位时，对于胸墙的整体抗倾不利，故考虑设计

高水位时的抗倾稳定。 沉箱为现浇钢筋混凝土，其重度在水上为3 23.5/kN m ，水下为3 13.5/kN m ，则在设计高水位时沉箱的自重为： ()][()5.511 1.51 1 1.5 1.5 5.5123.5 3.11 1.5 5.51 3.113.5 2 4.6 4.[{]62 }G -=?+???-?+?+?+-???（）则 227.83G kN =。 自重G 对O 点求矩： G 77.10.533.4967 5.510.47922/3 5.51/3=733.56M kN m =?+?-??+（）（） 。 考虑到有门机在前沿工作平台工作时，胸墙的水平土压力最大，此处门机荷载折算为线性荷 载为： 25010 178.5714 q kPa ?== 。 （此处近似用朗肯土压力进行验算）朗肯主动土压力系数： 224545350.()7)(=2Ka tan tan ?=-=-。 则其土压力分布如上图： 如上图，其各点的土压力强度为： ()()()()()01112=0.27178.5748.21; 10.2718 1.5178.5755.5; 120.2718 1.59.5 3.1178.5763.46. a b P Ka h q kPa P Ka h q kPa P Ka h h q kPa γγγγ+=?==+=??+==++=??+?+= 则其土压力为： ()()0.5 1.548.2155.50.5 3.155.563.46262.17E KN =??++??+=。 作用点至墙底的距离为： 221148.21 4.6 2.37.29 3.10.57.96 3.10.50.57.29 1.5 3.11 (())3=2.203y E m = ??+??+???+???+ 。则土压力对墙前O 点的弯矩值为： 262.17 2.2576.77M KN m =?=。 综上：G =733.56576.77M kN m M KN m >= ，即说明在高水位时胸墙能保持抗倾稳定。 即胸墙的尺寸为：顶宽为1.0m ，底宽为5.5m ，高为4.6m 。 则码头的结构形式及尺寸如图：

稳定性验算

承载能力极限状态 1）根据JTJ250-98《港口工程地基规范》的5.3.2规定，土坡和地基的稳定性验算，其危险滑弧应满足以下承载能力极限状态设计表达式： /Sd Rk R M M γ≤ 式中：Sd M 、Rk M ——分别为作用于危险滑弧面上滑动力矩的设计值和抗滑力矩的标准值； R γ为抗力分项系数。 2）采用简单条分法验算边坡和地基稳定，其抗滑力矩标准值和滑动力矩设计值按下式计算： ()cos tan ()sin Rk ki i ki i ki i ki Sd s ki i ki i M R C L q b W M R q b W α?γα??=+ +?? ??=+?? ∑∑∑ 式中：R ——滑弧半径（m ）； s γ——综合分项系数，取1.0； ki W ——永久作用为第i 土条的重力标准值（KN/m ），取均值，零压线以 下用浮重度计算； ki q ——第i 土条顶面作用的可变作用的标准值（kPa ）； i b ——第 i 土条宽度（m ）； i α——第i 土条滑弧中点切线与水平线的夹角（°）； ki ?、ki C ——分别为第i 土条滑动面上的内摩擦角（°）和粘聚力（kPa ） 标准值，取均值； i L ——第 i 土条对应弧长（m ）。 3）地基稳定性计算步骤 （1） 确定可能的滑弧圆心范围。通过边坡的中点作垂直线和法线，以坡面中点为圆心，分别以1/4坡长和5/4坡长为半径画同心圆，最危险滑弧圆心即在该4条线所包含的范围内。

（2） 作滑动滑弧。选定某些滑动圆心，作圆与软弱层相切，则与防波堤及土层相交的圆弧即为滑弧。 （3） 进行条分。对滑弧内的土层等进行条分，选择土条的宽度，并且对土条进行编号。 （4） 计算各个土条的自重力。利用公式ki i i i W h b γ=计算各个土条的自重力。 （5） 计算滑弧中点切线与水平线的夹角。作滑弧的中点切线，读出它与水平线之间的夹角，注意滑弧滑动的方向，确定夹角的正负。 （6） 确定土条内滑弧的内摩擦角与粘聚力。对于不同的土层，内摩擦角与粘聚力取均值。 （7） 计算危险弧面上的滑动力矩与抗滑力矩。利用公式计算抗滑力 矩 和 滑 动 力 矩。 抗滑力矩为 ( )c o R k k i i k i i k i i k i M R C L q b W α???= ++ ?? ∑ ∑；而滑动力矩为()sin Sd s ki i ki i M R q b W γα??=+??∑。 确定是否满足要求。利用承载能力极限状态设计表达式/Sd Rk R M M γ≤判断是否满足稳定性的要求。

沉箱模板计算

沉箱模板计算 1、外模板设计资料 沉箱外侧模板长，高，模板采用大型钢模板，重约。面板采用5mm厚钢板，横肋采用[8，间距；竖肋为-6×80mm扁钢，间距；立围令采用[8，围令后为桁架结构，桁架宽，间距，桁架为双[8结构，上、下均设M22对穿螺栓。现对该模板刚度、强度进行验算，并选用合适的拉条。 2、模板侧压力计算 模板的侧向压力主要是由新浇筑的砼对模板产生的侧压力P1和倾倒砼时对模板产生的水平动力荷载P2两部分组成。依据《水运工程混凝土施工规范》 （JTS202-2011）规定，采用插入式振捣器时，砼侧压力为： P1=8K S+24K t V 1/2 式中P1 ——混凝土对模板的侧压力（KN/m2） K S ——外加剂影响修正系数，不掺加外加剂时选；掺缓凝外加剂时选 K t ——温度校正系数按下表取值 V ——混凝土浇筑速度m/h 砼侧压力除了和振捣方式有关外，同时还和砼自重、浇注速度、砼的温度、外加剂的应用、砼的下灰方式有关。 温度校正系数表 力，浇筑速度取h。 故P1=8×+24××2= KN/m2 倾倒混凝土产生的水平动力荷载 P2=m2 振捣混凝土产生的混凝土侧压力 P3=m2 由于浇筑混凝土时倾倒混凝土和振捣混凝土不可能同时发生，而振捣混凝土产生的作用力大。 故验算墙身模板强度的荷载设计值 P=+= KN/m2 故验算墙身模板刚度的荷载设计值 P′== KN/m2 3、面板计算

为保证砼的外观质量，根据使用要求，大片模板的面板计算应由刚度控制。 Q235钢的抗拉许用强度[f]=215N/mm 2，抗剪许用强度[f v ]=125N/mm 2。弹性模量E=×106kg/cm 2；许用挠度[f]=2mm 。 面板区格为420×420mm ，属于双向板，当/=420/420=1时，的弯距系数K 1=， 的弯距系数K 2=， 挠度系数为K 3=， 的弯矩系数K 4=, 的弯矩系数 K 5=，计算简图为三面固定，一面简支的最不利状况。 (1)、强度验算 取1mm 宽的板条作为计算单元，荷载为 =×1 = N/mm 支座弯矩 N ·mm N ·mm 面板的截面抵抗矩 mm 3 应力为 = /W== N/mm 2 215 N/mm 2 满足要求； 跨中弯矩 N ·mm N ·mm 钢板的泊松比=，故需换算 N ·mm N ·mm 应力为 = /W== N/mm 2 215 N/mm 2 满足要求; (2)、挠度验算 计算刚度和挠度用以下公式 3 0212(1) Eh B v =-

第一性原理计算判断材料稳定性的几种方法

第一性原理计算判断材料稳定性的几种方法 当我们通过一些方法，如：人工设计、机器学习和结构搜索等，设计出一种新材料的时候，首先需要做的一件事情就是去判断这个材料是否稳定。如果这个材料不稳定，那么后续的性能分析就犹如空中楼阁。因此，判断材料是否稳定是材料设计领域中非常关键的一个环节。接下来，我们介绍几种通过第一性原理计算判断材料是否稳定的方法。 1.结合能 结合能是指原子由自由状态形成化合物所释放的能量，一般默认算出来能量越低越稳定。对于简单的二元化合物A m B n（A,B为该化合物中包含的两种元素，m,n为相应原子在化学式中的数目），其结合能可表示为： 其中E(A m B n)为化学式A m B n的能量，E(A)和E(B)分别为自由原子A和B的能量，E b越低，越稳定。 2.形成能 形成能是指由相应单质合成化合物所释放的能量。同样，对于二元化合物A m B n，其形成能可表示为： 其中E(A)和E(B)分别为对应单质A和B归一化后的能量。 用能量判断某一材料稳定性的时候，选择形成能可能更符合实际。因为实验合成某一材料的时候，我们一般使用其组成单质进行合成。如果想进一步判断该材料是处于稳态还是亚稳态，那

么需要用凸包图（convex hull）进行。如图1所示，计算已知稳态A x B y的形成能，构成凸包图（红色虚线），其横轴为B在化学式中所占比例，纵轴为形成能。通过比较考察化合物与红色虚线的相对位置，如果在红色虚线上方则其可能分解（如：图1 插图中的D，将分解为A和B）或处于亚稳态（D的声子谱没有虚频）；如果在红色虚线下方（如：图1 插图中的C），则该化合物稳定。 图 1：凸包图用于判断亚稳态和稳态[[1]] 3.声子谱 声子谱是表示组成材料原子的集体振动模式。如果材料的原胞包含n个原子，那么声子谱总共有3n支，其中有3条声学支，3n-3条光学支。声学支表示原胞的整体振动，光学支表示原胞内原子间的相对振动。 计算出的声子谱有虚频，往往表示该材料不稳定。因为

描写海洋的优美段落集锦

描写海洋的优美段落集锦 1、海，清凉的温情里有着幸福的悠荡，汹涌的波浪里也有爱的光华;梦，在深海的激流里开花，唱出的歌谣带着真情的童话。 2、天已经亮了，太阳还没有出来，我迎着凉爽的海风，站在金黄色的沙滩上，此时的大海，气势磅礴，翻滚的浪花像千军万马一样冲向海岸，耳边回响着大海的呼啸声，就像战场上勇士们的呐喊声。太阳不知什么时候已经升起，金色的阳光洒在海面上，波光粼粼，与远处的海岛和渔船融为一体，构成一幅美丽的的油画。 3、屹立在岸边的沙滩上，向远处望去，只看见白茫茫的一片。海水和天空合为一体，都分不清是水还是天。正所谓：雾锁山头山锁雾，天连水尾水连天。远处的海水，在娇艳的阳光照耀下，像片片鱼鳞铺在水面，又像顽皮的小孩不断向岸边跳跃。 4、我踩在金黄色的沙滩上，脚下传来“嘎吱嘎吱”的声音。走近大海，大海突然朝我扑来一个大浪，仿佛它想要欢迎我。低下头，看看自己脚下的海。清澈见底，一对虾在跳来跳去，仿佛在跳集体舞;一枚枚贝壳色彩斑斓，我捡起一枚贝壳，仔细地瞧上面的花纹。有的贝壳上面是螺旋纹，有的是一些我不知道的花纹，反正都小巧玲珑。

5、是啊!满视野的蓝色。无暇、透明，纯洁、安静，足以融化自己的一种颜色，那是自然唯一赋予大海的颜色。 6、涨潮的时候，海面的景色可壮观了。银白的海浪一个紧接着一个向岸这边奔来。开始，浪花只像调皮的孩子一样跳跃着。过了一会儿，一米来高的大浪一个推着一个奔腾而来。海浪撞击在海边的礁石上，迸出碎玉般的浪花。游客们看了，情不自禁的发出了一阵阵惊叹声! 7、夕阳西下，旅游的人们都渐渐地离去，我和妈妈也依依不舍的离开了大海，当我们回头再观望大海时，夕阳已把海面照得五光十色，大海上看夕阳那可是别有一翻滋味。热情的海浪也依然在不停的拍打着沉默的海岸，好像在极力的挽留着热爱大海的人们…… 8、再往前看，就是无边无际的大海了眺望大海的尽头，水天一色，像笼罩着一层白雾远处的波浪慢慢地向海边靠近，当快到岸边时，迅速形成了一波波浪花，扑上岸来。 9、海是蓝色的，说不上秀丽与迷人，却使人感到亲切与舒服。它不像漓江之水清可见底，却有着南海有风时的波澜壮阔和无风时的和蔼可亲。 10、听，这时的海音是汹涌澎湃的，人们都沉醉在了激情当中，人们忘了所有，奔放的画面跃然涌现在我的面前。终于到了海妈妈值班了，而她的温婉缠绵是世间最美的风景，人们常常在她的“怀抱”中无限遐想，也常常感受海风的轻

波浪能的研究现状与开发利用

波浪能的研究现状与开发利用 随着世界经济的发展，人口的激增，社会的进步，人们对能源的需求日益增长。占地球表面70%的广阔海洋，集中了97%的水量，蕴藏着大量的能源，即海洋能。近20多年来，受化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动，作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展，在相关高技术后援的支持下，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在下个世纪充分利用海洋能展示了美好的前景。海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他基本上源于太阳辐射。海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。其中，潮汐能、海流能和波浪能为机械能，海水温差能为热能，海水盐差能为化学能。其中波浪由于开发过程中对环境影响最小且以机械能的形式存在，是品位最高的海洋能。据估算，全世界波浪能的理论值约为109Kw量级。是现在世界发电量的数百倍，有着广阔的商用前景，因而也是各国海洋研究的重点。自20世纪70年代世界石油危机以来，各国不断投入大量资金人力开展波浪能开发利用的研究，并取得较大的成果。日，英，美，澳的国家都研制出应用波浪发电的装置，并应用于波浪发电中。我国对波浪能的研究，利用起步较晚，目前我国东南沿海福建。广东等地区已在试验一些波浪发电装置 波浪能简介： 波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离有关。波浪可以用波高、波长和波周期等特征来描述目前波浪能的主要的主要利用方式是波浪能发电，此外，波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。利用波浪能发电就是利用能量守恒定理，水的动能和势能转换为机械能，带动发电机发电。 波浪能的优势： 波浪所蕴涵的能量主要是是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。台风导致的巨浪，其功率密度可达每米迎波面数千kW，而波浪能丰富的欧洲北海地区，其年平均波浪功率也仅为20~40kW/m^2中国海岸大部分的年平均波浪功率密度为2~7kW/m^2。 全世界波浪能的理论估算值也为109kW量级。利用中国沿海海洋观测台站资料估算得到，中国沿海理论波浪年平均功率约为1.3X10^7kW。但由于不少海洋台站的观测地点处于内湾或风浪较小位置，故实际的沿海波浪功率要大于此值。其中浙江、福建、广东和台湾沿海为波能丰富的地区。 波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再生清洁能源。尤其是在能源消耗较大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能发电，已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。我国有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右，沿海波浪能能流密度大约为每米2千瓦~7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。 虽然大洋中的波浪能是难以提取的，因此可供利用的波浪能资源仅局限于靠近海岸线的地方。但即使是这样，在条件比较好的沿海区的波浪能资源贮量大概也超过2TW。据估计

计算方法算法的数值稳定性实验报告

专业 序号 姓名 日期 实验1算法的数值稳定性实验 【实验目的】 1．掌握用MATLAB 语言的编程训练，初步体验算法的软件实现； 2．通过对稳定算法和不稳定算法的结果分析、比较，深入理解算法的数值稳定性及其重要性。 【实验内容】 1．计算积分 ()dx a x x I n ?+=1 0)(n (n=0,1,2......，10) 其中a 为参数，分别对a=0.05及a=15按下列两种方案计算，列出其结果，并对其可靠性，说明原因。 2．方案一 用递推公式 n aI I n 11n + -=- (n=1,2,......,10) 递推初值可由积分直接得)1(0a a In I += 3. 方案二 用递推公式 )1(11-n n I a I n +-= (n=N,N-1,......,1) 根据估计式 ()()() 11111+<<++n a I n a n 当1n a +≥n 或 ()()n 1111≤<++n I n a 当1 n n a 0+<≤ 取递推初值为 ()()()()11212])1(1111[21N +++=++++≈N a a a N a N a I 当1 a +≥N N 或 ()()]1111[21N N a I N +++= 当1a 0+< ≤N N 计算中取N=13开始 【解】:手工分析怎样求解这题。 【计算机求解】:怎样设计程序？流程图？变量说明？能否将某算法设计成具有形式参数的函数形式？ 【程序如下】: % myexp1_1.m --- 算法的数值稳定性实验 % 见 P11 实验课题(一) % function try_stable global n a N = 20; % 计算 N 个值 a =0.05;%或者a=15 % %--------------------------------------------

基于ABAQUS_AQUA的深水导管架平台动力分析研究_杨江辉

文章编号:1001-4500(2007)06-0029-05基于ABAQUS /AQUA 的深水导管架平台动力分析研究 杨江辉1,张 宏2,刘锦昆3,何 锋4 (1.中国石油大学,北京102200; 2.胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司,东营257000) 摘 要:运用A BA Q U S/A Q U A 中的波流耦合算法模拟分析了较大水深海洋导管架平台 在随机波浪作用下的应力变化及振动响应过程,包括海流载荷引起的拖拽力作用和附连水质量 惯性力影响。通过大量数值模拟计算,得出了一些有规律性的曲线,为随机波作用下深水导管 架动力响应分析提供借鉴。 关键词:平台;波流耦合;动力响应;ABA QU S/A QU A 中图分类号: P752 文献标识码:A 1 引言 我国海洋石油开发经历了两个发展阶段。1957年到1979年为第一阶段,并在渤海浅水区进行开发试验。1980年开始的第二阶段是合作开发阶段,这阶段我国海洋石油执行了将自主经营和对外合作相结合的政策,即利用国外的先进技术和资金来开发我国的海洋石油资源,海上油气开发逐步由浅水迈向了深水,导管架平台被广泛应用于海上油田开发。随着工作水深的增加,平台桩腿延长,整体刚度变小,自振频率降低,对波浪的激振较为敏感,即使在未发生共振的条件下,结构动力响应也可能很大。因此必须对较大水深导管图1 平台几何模型 架平台进行动力分析。 ABAQU S/AQUA 是美孚石油公司同ABAQU S 公司合作开发的 大型通用有限元软件ABAQU S 的海工模块,该模块的用途是模拟海 上结构,例如海洋石油平台或船体。其具体功能包括模拟波浪、风载 荷、浮力和海流拖曳力的影响等。本文使用ABAQU S/AQUA,实现 对较大水深的八腿柱导管架平台的动力响应分析。找出其在随机波浪 作用下的动力响应规律,为我国深水油气资源的开发提供借鉴。 2 计算理论和方法 在深水导管架结构的动力响应分析中,波浪力是十分重要的,它是 平台设计中的控制荷载。计算小尺度孤立桩柱上的波浪力是由莫里森 提出,但对导管架平台而言,由于导管架是一个无限自由度的连续体, 且结构是由细长杆件构成(如图1),考虑到实际结构理想化后,波浪和 结构之间相对运动的力都集中作用在质点上[1],因此要对莫里森方程 进行修正。假定:(1)波浪力随水深减小的变化呈台阶性,以质点相邻 节间的中点之间的整个区段为一台阶;(2)作用于每杆件上的波浪力,邻近杆件并不干扰流体运动,采用未扰动流体速度计算波浪力。作用于某质点上的波浪力是实际结构与该质点有关的区段内所有杆件波浪力之和;(3)斜杆的波浪力按流向的投影长度计算,作用在与杆件平行方向的波浪力忽略不计;(4)各力相对于水平质点引起的净距,可以忽略不计。根据以上假定,应用莫里森方程收稿日期:2007-07-05 基金项目:中石化/深水油田开发关键技术预研0科技攻关项目(合同号JP05008)作者简介:杨江辉(1981O ),男,硕士生,从事工程结构研究。

沉箱码头稳定验算和内力计算

码头稳定性验算 （一）作用效应组合 持久组合一：设计高水位（永久作用）+堆货门机（主导可变作用）+波谷压力（非主导可变作用） 持久组合二：设计高水位（永久作用）+波谷压力（主导可变作用）+堆货门机（非主导可变作用） 短暂组合：设计高水位（永久作用）+波峰压力（主导可变作用） 不考虑地震作用去1 （二）码头延基床顶面的抗滑稳定性验算 根据《重力式码头设计与施工规范》（JTJ290-98）第3.6.1规定 应考虑波浪作用，堆货土压力为主导可变时：按（JTJ290-98）中公式（3.6.1-4）计算。 01 ()()E H E qH P B G E V E qV u BU d E E P G E E P f γγγψγγγγψγγ++≤ +++ 应考虑波浪作用，波浪力为主导可变时： ()()f E P E G E P E qV E Bu u V E G d qH E B P H E ψγλγγ γψγγγ γ+++≤ ++1 o 短暂组合情况，按《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）公式5.2.7计算 f P G P Bu u G B p )(0λλλλ-≤ 式中：o γ——结构重要系数，一般港口取1.0； E γ——土压力分项系数；取1.35 PW γ——剩余水压力分项系数；取1.05 PR γ——系缆力分项系数；1.40 ψ——作用效应组合系数，持久组合取0.7； V H E E 、——码头建筑物在计算面以上的填料、固定设备自重等永久作用所产生的总主动土压力的水平分力和竖向分力的标准值； W P ——作用在计算面以上的总剩余水压力标准值； RH P ——系缆力水平分力的标准值； qV qH E E 、——码头面上的可变作用在计算面上产生的总主动土压力的水平分力和竖向分力的标准值； RV P ——系缆力垂直分力的标准值； G γ——结构自重力的分项系数，取1.0；