航道工程软体排沉排的受力分析

摘要

软体排是防水流冲刷的保护结构中最常用、最有效的构件之一。它是以土工合成材料加压重材料制成的系结式的排体结构。在实际工程中，用专用的沉排船将软体排沉放在预定的位置，覆盖于可能发生冲刷的河床或岸坡面上，使河床或岸坡土体与水流隔离开来，免受冲刷。
　　 软体排在防护工程中的应用日益广泛，但理论研究长期落后于工程实践的现状一直存在。在软体沉排过程中，因为对排体的受力情况认识不足，有可能发生船舶断缆、排布撕裂、卡排梁变形和裂痕等问题，从而严重威胁到施工人员的安全。
　　 软体排沉放过程中由于受水流、风浪等多种因素的影响，压载物对排体基布及基布上的加筋带的作用比较复杂。同时在实际施工中，由于铺排方向可能与水流方向呈任意角度，当软体排在垂直水流方向上的投影面积不为零时，在动水压力的作用下，即使软体排的下放速度大于移船速度，软体排在水中也不可能保持垂直状态。首先不考虑动水压力，计算软体排在静水中铺排时的受力情况。在此基础上，分析动水压力对软体排的影响，并且能最终确定铺排方向与水流方向呈任意角度时软体排的受力情况。
　　 本文借助于理论公式的推导和强有力的有限元工具(有限元分析软件Ansys)，考虑了软体排沉排过程中受力状态的变化，分析得到最不利的受力情况，并提出计算简化条件；结合力学相关知识，对软体排在静水的受力进行分析，准确推导出软体排在静水中的水上排体和水下排体的受力计算公式，计算在静水中不同水深、不同移船相对位移下软体排的受力，并进行有限元模拟，将有限元计算结果和理论计算结果进行比较分析；根据相关理论分析，运用平均流速、伯努利方程计算动水压力，推导出软体排在动水中形状公式，并利用有限元软件Ansys模拟计算出软体排在不同水流速度、不同水深、不同移船位移等实际情况下所承受的拉力。
　　 本文对软体排沉排进行由浅到深的分析，通过对分析结果的总结，为软体排沉排施工工艺提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1选题的背景和意义

1.2和本课题有关的国内外研究现状分析

1.3本文的研究内容和工作

第2章 软体排的排体结构及技术要求

2.1软体排的组成及分类

2.1.1土工织物

2.1.2软体排的压重

2.1.3软体排的分类

2.2软体排的沉排

2.2.1水上沉排

2.2.2单片排沉放

2.2.3双片排沉放

2.2.4联锁块软体排沉放

2.2.5冰上沉排

2.3软体排的技术要求

2.4本章小结

第3章软体排结构受力分析

3.1软体排的基本受力状态

3.2受力计算条件假设

3.3软体排受力计算

3.4本章小结

第4章在静水中软体排结构受力分析

4.1软体排排体水下部分的受力计算

4.1.1悬链线理论

4.1.2软体排水下部分受力

4.2软体排排体水上部分的受力计算

4.2.1软体排全部下水

4.2.2实际情况下软体排水上部分受力

4.3静水中软体排受力计算结果

4.3.1理论公式计算结果

4.3.2单位宽度软体排有限元计算分析

4.3.3排宽20m的软体排有限元计算分析

4.4本章小结

第5章动水中软体排结构受力分析

5.1动水压力的计算公式

5.1.1流速公式

5.1.2动水压力计算公式

5.2动水中软体排受力分析

5.3动水中软体排受力有限元计算计算结果

5.5本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2论文研究工作的不足和展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文