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极端海况下基础结构物的安全问题是我国发展海上风电面临的重大挑战。台风风暴潮和结构物振动的复杂荷载组合作用下桩周土的液化机理,以及桩基础的受力变形及动态响应规律是需要解决的关键科学问题。本项目首先针对原有仪器仅有扭矩或轴力可以实现动态控制的限制,自主研发了四向控制动态空心圆柱扭剪仪。进行了砂土的应力主轴固定和应力主轴旋转的试验,获得了偏应力、相对密实度和旋转起点对砂土力学特性的影响规律。改进了砂土液化弹塑性本构,基于该本构和水土耦合数值计算算法,形成了一套可以模拟波浪~海床~桩基础共同作用的数值分析方法。进行波浪作用下海床液化的圆筒模型试验,获得不同波浪作用下土体孔压变化和土体位移响应。最后基于所开发的数值分析方法,分析波浪和桩晃动复合荷载作用下桩周土的孔压和位移响应,指出了桩晃动将加剧桩周土的液化。相关研究成果发表论文19篇,其中SCI检索论文13篇、中文EI论文2篇,培养博士生1名,硕士生4名。研究成果可应用于海洋结构物的理论分析及工程设计,为我国海上风电建设作出贡献。 2100433B
极端海况下基础结构物的安全问题是我国发展海上风电面临的重大挑战。台风风暴潮和结构物振动的复杂荷载组合作用下桩周土的液化机理,以及桩基础的受力变形及动态响应规律是需要解决的关键科学问题。 本项目采用动态空心圆柱扭剪试验获得不同荷载组合持续作用下的砂土液化机理,开发考虑复杂应力组合和循环次数效应的非共轴砂土液化本构模型。然后进行风暴潮与桩振动引起桩周土液化的水槽模型试验,获得不同荷载组合下土体孔压变化与桩基础动态响应数据。最后集成台风波浪模型与并行动态有限元,形成一套高效的波浪~海床~桩基础共同作用分析方法,并与试验数据进行对比验证。结合模型试验和数值分析,深入揭示台风海况的复杂荷载组合作用下桩周土的液化机理,明确土体液化对桩基础受力变形及动态响应的影响规律,并探讨最不利工况与提出相应控制措施。研究成果可应用于海洋结构物的理论分析及工程设计,为我国海上风电建设作出贡献。
首都机场新塔台风振响应的研究
首都机场新塔台风振响应的研究——采用SAP2000建立了首都机场新塔台的三维有限元模型,在导出其钢度矩阵和质量矩阵的基础上,建立具有三维有限元模型力学性能的二维多自由度体系,计算表明二维多自由度体系与三维有限元模型的前五阶自振周期(x方向)误差均在4...
波浪作用下单桩基础周围海床液化机制研究
建立波浪作用下单桩周围三维海床动力响应模型,考虑自重影响下的海床长时间固结过程。采用已有物理模型试验数据对模型进行验证,证实其具有较好的适用性。模拟波浪作用下单桩周围三维海床液化区域,通过定量分析超孔隙水压力和土体初始有效应力的变化,讨论单桩插入深度对海床液化的影响机制。研究表明,单桩插入深度发生变化时,土体初始有效应力对海床液化的影响要大于超孔隙水压力,且影响程度随着插入深度的增加而逐渐增大。
2. Ⅲ级响应。当中央气象台发布台风橙色警报,预计未来将有强热带风暴登陆或影响我国沿海;或强热带风暴已经对我国沿海海面及陆地造成较大影响;
3. Ⅱ级响应。当中央气象台发布台风红色警报,预计未来将有台风、强台风登陆或影响我国沿海;或者台风、强台风已经对我国沿海海面及陆地造成重大影响;
4. Ⅰ级响应。当中央气象台发布台风红色警报,预计未来将有超强台风登陆或影响我国沿海;或者超强台风已经对我国沿海海面及陆地造成特别重大影响;
近海测量是海洋观测的重要内容,传统的沿海水文监测技术和手段包括声、光、电、磁等传感器和测量仪器,并且随着现代科技的发展,监测传感器和仪器也在不断改进和更新,从而推动着对近海研究的不断发展。
这些测量设备,有时会成本很高,有时在布放时,受海况等影响,要而对安装现场的重重困难,而且,这类设备通常是单点测量型的,在测量的空间覆盖范围和分辨率方而也存在不足。
与此相比,采用视频传感器,一个或几个摄像机安装在不同地方,观测近海几公里范围内的实时状况,通过有线或无线、直接传输或联网方式,采集现场视频图像,再运用图像处理和信息分析,可以获取近海环境过程和特征参数。
视频监测技术具有成本低、适应性强、空间覆盖而,空间分辨率高,测量参数多等优势,可及时对近海的海滩、岸线、潮汐、波浪、海流等进行动态监视,随时了解现场情况,因此,成为了近海现场观测的新方法。近年来近海视频监测发展迅速,应用领域逐渐扩大,视频实时监测系统建设,对近海实时测量、科学研究、海滩安全等具有重要作用。
近海视频监测系统由现场视频测站、公用或专用通讯网和数据中心三部分组成。
现场视频测站
现场视频测站部分由摄像机(包括摄像头、变焦镜头、云台、云台控制器等)、视频采集器、现场计算机等组成。
根据测站具体需要,可以安装一个或几个摄像机,多个摄像机分别以不同分辨率对应在不同区域,观测近海几公里范围内的实时状况,云台可以由远程中心服务器控制调节。
视频采集信号可以是一帧静止图像,也可以是时间连续的序列图像。
视频采集器系统将采集到的实时视频信号以JPEG、MPEG的方式进行压缩处理,然后进行打包处理,通过有线或无线、直接传输或联网方式,向中心服务器发送。
现场计算机对摄像机、采集现场视频图像、云台控制器、远程视频传输实现实时监控方案管理。
公用或专用通讯网
视频传输可以通过电话线、无线数传电台、GPRS CDMA、ISDN、VSAT卫星线路等通讯方式实现,在各种网络中可能采用不同的连接方式,有时在同一网中可能存在几种不同的传输方式。
为了保证视频文件的稳定传输就必须有足够的网络带宽,不同的视频压缩文件对网络带宽的要求各不相同,在不同的传输方式中采用H. 263 /M PEG- 1 /2 /4等格式,能够保证视频数据流的稳定持续传输。
中心服务器系统
数据中心部分由中心服务器(视频编解码、监控、数据库服务器工终端等组成。
中心服务器负责接收各监测点传输过来的视频信息,可以对图像数据进行显示、存储、检索、回放、备份、恢复等管理,并完成图像的处理、分析等;同时也可以通过计算机远程遥控云台以及摄像头的变焦,可任意控制和观察某一摄像头采集的实时动态图象场景,远程调节摄像头的焦距、光圈、景深,控制云台全方位单步微调或连续快调。
中心服务器还负责用户登录管理在网络中的每一台计算机,只要安装了客户端的软件或通过IE浏览器,并被赋予不同级别的用户权限,就能在授权范围内进行操作。
近海视频测量研究的图像类型主要有以下三类:
单帧图像:这是最简单的图像形式,由抓拍快照获得,是海边某个特定区域的瞬间静态图像,能够提供近岸海滩的一般特性,但是由于不含时间信息,对于提取定量分析的信息,还嫌不足。
记时曝光图像:这是最有用的图像形式,由在10mini时间段里每秒1帧的速率采集的600幅单帧图像经过“平均”处理产生,从中可以获得许多的定量信息。
方差图像:在产生记时曝光图像的同时,一种叫做方差图像的图像类型也产生出来这是由在10mini时间段里每秒1帧的速率采集的600幅单帧图像经过“方差”处理产生,图像变化内容以亮度显示在图像中,从中可以识别随时间改变的信息。
近海视频测量研究的主要视频测量算法内容是首先进行视频图像坐标转换,然后依据地理位置坐标实现图像融合,再运用数宇图像处理算法完成图像矫正。
近海视频监测技术不同于使用传统的现场仪器设备采集海洋参数的方法,从而克服了现场仪器通常单点测量、参数少、布放困难、甚至有时成本很高的缺点。
近海视频监测研究具有技术通用性,可以实现高效的近海多参数实时测量,及时对近海的潮汐、波浪、海流、岸线、海滩等进行动态监视,随时了解现场情况视频监测具有高效、直接、成本低的优点,在近海观测中成为一项重要技术,是具有实用性的技术成果,有广阔的应用前景。 2100433B
机床的动态性能是指机床运转之后振动、噪声、热变形与磨损等性能的总称。但长期以来主要指的是机床的振动性能,即主要指机床抵抗振动的能力。
机床结构的动态特性参数主要参数包括固有频率,阻尼比,振型,动刚度等。机床的动态分析主要是研究抵抗振动的能力,包括抗振性和切削稳定性。
现阶段,研究机床动态特性及确定机床动刚度的方法主要是通过对实际机床或模型作激振试验,采用正弦信号,随机信号,脉冲信号和非周期信号,根据不同的输入信号方式,采用不同的分析,测量方法。通过实验,找到影响动刚度的薄弱环节,提出改进措施,以改进结构设计,或安装有效的减振装置,从而达到提高机床的动刚度,使机床有较合适的动态特性的目的。 2100433B