半潜式钻井平台浮箱表面裂纹前沿断裂参量和临界状态评估研究

王建军¹，段梦兰^2,3，黎剑波¹，王冬石¹，宋林松¹，李  杰⁴

(1. 中海油田服务股份有限公司，北京 101149；2. 中国石油大学(北京) 海洋油气研究中心，北京 102249；3. COPPE, Federal University of Rio de Janeiro, RJ 68501 Brazil；4.复旦大学 力学与工程科学系，上海 200433)

摘要：对于半潜式钻井平台浮箱，裂纹的扩展不仅影响结构的水密性甚至可能对结构的安全产生巨大威胁，并直接决定平台的整体使用寿命。以南海某平台为研究对象，对浮箱板壳椭圆形表面裂纹前沿应力强度因子的分布规律，以及裂纹形状系数对裂纹前沿应力强度因子分布规律的影响等进行了研究。在此基础上，基于BS7910规范中‘合于使用’原则，对裂纹的临界状态进行了分析和评定，为海洋环境条件下半潜式钻井平台浮箱表面裂纹的极限尺寸研究提供了一种科学的方法。

关键词：半潜式海洋平台；表面裂纹；应力强度因子；临界状态评估；ABAQUS

高桩防撞墩动力大变形分析及防撞设计新方法

郭杰锋^1,2，朱  斌^1,2，陈海君³，陈云敏^1,2

（1.软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江杭州 310058；2.浙江大学 岩土工程研究所，浙江 杭州 310058；3.浙江省交通规划设计研究院，浙江 杭州 310027)

摘要：通过引入合理的船舶与防撞墩相互作用模型及桩基动力p-y曲线法，建立船舶撞击高桩防撞墩的动力学分析模型。通过分析撞击系统的动力响应及能量转移规律发现，撞击过程中水平变形性能较好的高桩通过水平大变形而吸收大部分撞击能量，此时高桩破坏以桩身最大弯矩作为控制标准；船首强度、混凝土防撞墩总质量及桩周土强度参数对撞击过程中桩身最大弯矩影响不大。传统水上结构防撞设计方法不再适于这类刚度较小结构的防撞设计，通过对比分析，提出了工程上适用的基于能量控制的防撞设计新方法。

关键词：防撞墩；高桩；船舶；撞击；能量控制

抗冰导管架平台动力特性分析

张大勇¹，岳前进¹，车啸飞¹，刘  圆²，李辉辉³

（1.大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116023；2.中国船级社海工审图中心，天津 300457；3.中海油能源发展北京分公司,北京 100027)

摘要：目前的抗冰导管架平台结构设计主要是考虑极限冰力引起的破坏，尚未形成基于动冰力响应分析的结构设计。为了更好研究冰荷载、冰激振动机理以及提出合理的概念设计，冰荷载下抗冰导管架结构的动力特性分析是十分必要的。基于现场冰与导管架结构相互作用的多年观测以及数值模拟研究，分析渤海辽东湾典型导管架结构在交变冰力作用下的动力特性，提出了适于冰荷载研究与抗冰导管架结构概念设计、分析的简化力学模型，解释柔性抗冰导管架结构动力效应显著的原因。

关键词：抗冰导管架平台；动力特性；力学模型；冰激振动

落物撞击作用下海底管道风险评估

丁红岩^1,2，乐丛欢¹，张浦阳^1,2

（1.天津大学 建筑工程学院，天津 300072；2.天津市土木工程结构及新材料重点实验室，天津 300072）

摘要：海洋平台吊机起吊货物频繁，落物事故偶有发生，对平台附近的海底管道造成危害。在DNV推荐方法的基础上，改进了碰撞概率的计算方法。运用概率统计的方法以及失效概率理论编制Matlab程序，充分考虑各因素不确定性基础上，对落物撞击作用下海底管道进行了风险评估及敏感性分析。为减少落物对海底管线的损伤，及如何配置合理的防护措施提供了科学依据。

关键词：海底管道；落物；概率统计；风险评估；敏感性分析

单向荷载作用下海上风机多桶基础承载特性数值分析

刘树杰^1,2,3,王忠涛^1,2,栾茂田^1,2

（1.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连 116024；2.大连理工大学 土木工程学院岩土工程研究所，辽宁 大连 116024；3.中煤国际工程集团沈阳设计研究院，辽宁 沈阳110015)

摘要：作为一种新型的深水海上基础型式，桶形基础在海上风机设施设计与建设中逐步得到了发展和应用。以三桶基础为例，采用大型有限元软件ABAQUS对海上风机多桶基础的承载特性进行了三维有限元数值分析。根据海上风机的荷载受力特点，分别探讨了三桶基础在竖向荷载、水平荷载和力矩作用下的极限承载力，得出荷载作用方向及桶间距对极限承载力的影响程度，研究成果为复合加载模式下海上风机多桶基础的承载特性分析奠定了基础。

关键词：桶形基础；极限承载力；三维有限元分析；海上风机

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深海悬链线立管涡激疲劳损伤研究

周  力¹，周巍伟¹，曹  静²，高  云¹，宗  智³

（1.大连理工大学 运载工程与力学学部，辽宁 大连 116024；2.中海石油研究中心，北京 100027；3.工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116024)

摘要：讨论海洋平台钢质悬链线式立管SCR (Steel Catenary Riser)的涡激疲劳损伤问题。对于悬链线立管外的流体，给出涡脱落频率和升力对立管作用的计算方法。悬链线立管采用索结构模型，进行动力学分析并利用模态叠加法对其进行动力响应分析。根据PalmgrenMiner线性累积损伤准则并结合S-N曲线，分析在不同流速下立管的涡激疲劳损伤。以工程中实际使用的1 500 m Spar海洋平台悬链线立管为例，对立管的涡激疲劳损伤进行了预报。并通过立管的参数研究，分别就立管外不同来流速度、立管壁厚、内部流体密度和柔性接头刚度对其疲劳损伤的影响进行了分析，得到了一些有意义的研究结果。

关键词：地基承载力；悬链线式立管；涡激疲劳损伤；来流速度；立管壁厚；流体密度；柔性接头

近壁圆柱绕流水动力特性数值模拟与实验研究

王国兴¹，孙万卿²

（1.威海港集团有限公司，山东威海 264200；2.中国石油天然气勘探开发公司,北京 100034）

摘要：通过数值模拟和物理模型实验，对距壁面一定高度的圆柱绕流水动力特性进行了研究。数值 模拟采用有限体积法对标准k-ε模式方程进行离散，采用SIMPLE算法进行求解，模拟绕流流场。在物理模型实验中，将PVC圆管制作的实验模型安放在水槽内，在圆管的跨中沿表面周向均匀布置水下压力传感器，用于测量绕流圆柱体表面动水压力分布。通过改变Re数和间隙比来分析它们对近壁圆柱绕流水动力特性的影响。基于数值流动显示技术，给出了近壁绕流流场的尾流流态分析。通过数值结果与实验结果的对比，对近壁绕流圆柱体的升力系数及其表面动水压力分布进行了研究，对比结果显示了较好的一致性。

关键词：圆柱绕流；标准k-ε模式；有限体积法；动力压力分布；间隙比

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T型防波堤与波浪相互作用数值研究

何  军^1，2，蒋昌波¹，李  冬³，邓  斌¹

（1.长沙理工大学 水利工程学院，湖南长沙 410076；2.中交水运规划设计院，北京 100007；3.长江航道规划设计研究院，湖北 武汉 430011）

摘要：针对T型透空式防波堤，通过浪高仪采集防波堤前后不同位置波面变化曲线,使用声学多普勒流速仪(NDV)测量不同位置流速随时间的变化，并分析了其相位平均流速的分布。基于VOF法的二维波浪数值水槽，对规则波作用下T型防波堤附近的动力特性进行了计算,水槽模型试验结果和数值模拟结果对比表明，数值计算结果与实验值吻合较好。采用该模型进一步对T型防波堤附近波浪场、流线、紊动动能、紊动动能耗散率变化以及不同尺寸的防波堤消浪效果进行模拟计算，重点分析了入射波高、防波堤入水深度和防波堤宽度变化的影响。

关键词：T型防波堤；VOF法；数值模拟；波浪；相互作用

珠江三角洲快速客船船行波模拟及其爬高研究

黄海龙¹，陈秀瑛¹，陈国平²

（1.南京水利科学研究院，江苏南京 210029；2.河海大学 海洋学院，江苏 南京 210098）

摘要：采用不规则波生波技术模拟珠江三角洲快速客船实测船行波，分别在波浪水槽和波浪水池中进行了船行波模拟试验研究。确定了不同波要素、不同入射角以及不同护岸坡比、平台宽窄、护面层结构等对船行波在斜坡护岸上的爬高影响，取得了船行波在斜坡式护岸上爬高的经验关系式。为珠江三角洲内河航道快速客船船行波作用下护坡的设计提供参考依据。

关键词：船行波；模拟；爬高；珠江三角洲

长江口北槽泥沙运动现场示踪分析研究

戚定满，吴华林，万远扬，刘高峰，顾峰峰

（上海河口海岸科学研究中心，上海 201201）

摘要：研究利用铱(Ir)作为信号元素制备示踪沙，在长江口北槽深水航道维护困难区段开展示踪沙的现场投放及回收试验。利用火试金法对回收的泥沙样品进行痕量铱金属的提炼，并将其富集在微小铅珠中；再将铅珠压成薄片，并作为原子反应堆照射靶样进行中子活化分析，检测铱的含量。实验结果表明，在位于北槽深水航道北侧的3#坑投放示踪沙，北槽试验区所有泥沙样品中均检测出铱含量，其中位于深水航道南侧滩地上泥样中铱含量最高。因此，北侧3＃贮泥坑流失的泥沙存在着跨越航道进入南侧边滩的情况，这对北槽中段航道回淤的影响较大，为改善北槽深水航道困难段的维护条件需要改进该处的抛吹泥工艺或限制抛泥活动。

关键词：航道回淤；示踪沙运动；中子活化分析；信号元素；长江口深水航道

爆破挤淤产生的悬浮物输移扩散模拟研究

黄惠明，王义刚，孙思源，尚  进

（河海大学 海岸灾害及防护教育部重点实验室，江苏 南京 210098）

摘要：爆破挤淤是处理淤泥质软基的常用方法，而研究由此产生的悬浮泥沙的输移扩散对于评价施工对工程区水环境的影响有重要意义。在对爆破挤淤产生的悬浮泥沙对水环境影响初步分析的基础上，就防波堤地基爆破挤淤处理产生的悬浮泥沙在波浪、潮流共同作用下的输移扩散过程进行了数值模拟，并对爆破挤淤后悬浮泥沙输移扩散规律进行了探讨，指出爆破挤淤对水域附近的生态环境有一定影响，但影响范围并不大，且持续的时间亦不长。

关键词：爆破挤淤；悬浮泥沙；输移扩散；水环境

基于多目标决策模型的如东近岸浅滩适宜围填规模研究

王  静¹，徐  敏¹，陈可锋²

（1.南京师范大学 地理科学学院，江苏南京 210046；2.南京水利科学研究院，江苏 南京 210024）

摘要：适宜的围填海规模能够最大限度的协调岸滩围填和海洋资源环境保护的关系。以江苏辐射沙脊海域如东近岸浅滩围填海为例，运用多目标决策理论与方法，综合考虑围填海对动力泥沙环境、海洋生态环境、资源综合开发和社会经济影响，建立围填海适宜规模评价指标体系，构建适宜围填规模评价决策模型。并对该岸段不同的围填规模方案进行计算，据此推荐围堤前沿线位于+5 m的围填海方案是该岸段的适宜围填规模。对围填海适宜规模的研究手段和方法进行了探索和尝试。提出的研究方法及推荐的如东岸段近岸浅滩适宜围填规模可为江苏滩涂资源的开发提供参考。

关键词：多目标决策；辐射沙脊；近岸浅滩；围填海；适宜规模

辽东湾西部滨海地区海水入侵研究

王玉广，刘  娟，张永华，杨新梅

（国家海洋环境监测中心，辽宁 大连 116023）

摘要：通过对19个观测井2年定期、连续的水位观测，以及水质主要9种离子浓度分析，阐述了辽东湾西部沿岸海水入侵的分布特征。根据海水入侵区地下水中主要离子浓度与地下水的相关关系，总结了随着海水入侵的发展地下水化学类型的变化。地下水化学类型分为5大类型：Na⁺-Cl^-型、Cl^-.HCO^-₃或HCO^-₃.Cl^-型(阳离子为Ca²⁺.Na⁺)、HCO^-₃.Cl^-.SO^2-₄或Cl^-.HCO^-₃.SO^2-₄型水(阳离子为Ca²⁺)、SO^2-₄.HCO^-₃型(阳离子为Na⁺.Ca²⁺)、HCO^-₃型(阳离子为Ca²⁺.Na⁺)。该区地下水水化学类型呈带状分布，类型变化规律明显，反映了海水入侵分布特征。当淡水开采时，水位降深越大，微咸水入侵强度越大。控制淡水开采是防止微咸水入侵的主要措施。

关键词：辽东湾；海水入侵；地下水化学特征；分布特征；动态评价

喷涂聚脲弹性体技术在海港码头预应力大管桩上的应用

李森林¹， 范卫国¹， 史忠裕²，王家顺¹， 孙红尧¹

（1.南京水利科学研究院 水利部水科学与水工程重点实验室，江苏南京 210029；2.浙江北仑第一发电有限责任公司，浙江 宁波 315800）

摘要：针对北仑电厂预应力大管桩表面潮湿，需候潮作业，施工条件复杂，施工作业时间短的特点，从表面处理、参数的设定、喷涂施工、质量控制及验收和存在问题及解决方案等方面,介绍了喷涂聚脲弹性体技术在已建海港码头预应力大管桩表面防腐保护工程中的应用情况。可为类似结构物的设计、施工、维护及管理提供参考。

关键词：大管桩；防腐；聚脲；喷涂；海港码头

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简化疲劳方法在渤海导管架平台中的应用

俞剑勇，高静坤，张艳芳

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

摘要：API规范推荐的简化疲劳方法在渤海湾导管架平台使用中一直存在标定的问题。根据简化疲劳原理，利用渤海湾的环境数据，推导了渤海湾允许疲劳应力的表达式，在此基础上提出了计算设计疲劳年限的概念。既解决了标定的问题，又可以利用现有设计软件直接进行计算，具有很高的实用性。

关键词：简化疲劳； 渤海湾；导管架； 标定

潮波方程数值格式与摩阻系数选取

宋志尧¹,卜春春²,徐福敏³,孔  俊³

（1.河海大学 海岸灾害及防护教育部重点实验室，江苏 南京 210098；2.张家港市港口管理局，江苏，张家港 215633；3.河海大学 海洋学院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210098)

摘要：基于一维阻尼潮波传播方程解析解，从求解数值格式及Heuristic稳定性分析方 面，讨论了数值解的精度、计算耗时和摩阻系数选取等问题。研究结果表明：1)Courant数小于1时，潮波方程显格式解的精度略高于隐格式解，计算耗时少于隐格式解；2)为减少计算耗时，潮波方程的隐格式解允许较大的时间步长，但解的精度有所降低，须通过减小底床摩阻系数以保证计算精度；3)隐格式解摩阻系数的选取与Courant数有关，Couran t数越大，摩阻系数的选取值比实际值越小，通过理论分析结合数值试验得到了相应的关系式。这些研究结论对实际海域的潮波传播的数值模拟具有重要的应用价值。

关键词：潮波方程；数值格式；数值耗散；摩阻耗散；Courant数

X波段雷达近岸影像波谱分析

冯向波^1,2，严以新^1,2，高家俊³，吴立中³

（1.河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210098；2.河海大学 海岸灾害及防护教育部重点实验室，江苏 南京 210098；3.台湾成功大学 水利及海洋工程学系，台湾 台南 701)

摘要：X波段岸基雷达作为一种新颖的海况遥感观测方式，可直接观测到实时的海况信息。通过对雷达影像的分析，能够获得海面上的波浪场。由于波浪在近岸的折射、浅化变形等原因，观测到的雷达影像场为近岸非均匀波浪场，在一定程度上限制了传统影像分析方法——傅里叶变换的应用。针对波浪的近岸非均匀性，将二维小波变换应用于雷达影像分析，子影像中6个空间点的波数谱显示：影像中的波浪非均匀性显著，主能量的波数呈现明显的增加趋势。二维小波变换应用到X波段雷达近岸影像处理中，可较好体现近岸波浪的非均匀性。

关键词： X波段雷达；近岸影像；波谱；二维小波变换

河口大型围垦工程中龙口水动力特点

潘丽红^1，2，朱建荣¹，俞相成²，赵  楠²

（1. 华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室，上海 200062；2.上海市水利工程设计研究院，上海 200063）

摘要：河口大型围垦工程围区吞吐潮量大，河口滩势条件复杂，龙口位置选择和极值流速 确定是工程设计中的关键环节。以两个典型河口大型围垦工程龙口为例，从水动力分析角度提出合理的龙口平面选址和龙口渡汛时因地制宜的结构布置。在青草沙水库工程中，龙口位置的确定充分利用围区原有深槽的过流能力，以保证库区内外及时水交换，并兼顾到围堤实施顺序与工程区整体河势环境相协调，避免口门进出水引起工程河段滩地的大冲大淤，也确保了堤基安全。龙口渡汛需要面临长时间大潮汛过流考验，龙口流速大小决定了龙口结构的保护方案和后期的合龙方案，常规使用的堰流计算方法能较为准确地计算龙口流量和断面平均流速过程，数值模型能对大型龙口流速空间分布情况进行很好的模拟，是常规计算方法的重要补充。计算结果表明口门横向上中心流速大于口门两侧流速，在纵向上底坡内外两侧顶角处水流受重力作用加强，垂向断面收缩，在涨、落急时刻分别形成大流速区，是龙口结构布置时重点抗冲保护区域，需要设置抗冲性较强、自重大且联接牢固的护面材料。此外，同一潮周期内涨急流速通常大于落急流速也是其重要水动力特点。

关键词：河口；围垦工程；龙口；水动力分析

遥控水下机器人脐带缆收放绞车设计及牵引力分析

康守权，张奇峰

(中国科学院沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室,辽宁 沈阳 110016)

摘要：脐带缆收放技术是有缆遥控水下机器人的一项关键技术，该技术直接影响水下机器人载体的收放及作业过程中脐带缆的安全。针对目前水下机器人收放系统中脐带缆收放技术的特点，给出了一种具有自动排缆、低张力缠绕、能够提供大牵引力和安全制动功能的紧凑新式脐带缆绞车方案，并对牵引绞车与储藏绞车之间脐带缆张力与牵引绞车的牵引力进行 了理论分析，给出了二者之间的关系函数。

关键词：水下机器人；脐带缆；收放系统；牵引绞车

救捞工程中爆炸充气气囊设计

詹发民,王兴雁,周方毅,许明清,张可玉

（海军潜艇学院 防险救生系，山东 青岛 266071）

摘要：将炸药爆炸燃烧所产生的高压气体作为气源，对气囊系统进行快速充气，利用充盈气囊所提供的浮力可完成对水下沉物的打捞。爆炸充气气囊是一种新型水下打捞作业器材，介绍了它的工作原理、系统组成及功能、性能特点和实际应用情况等，对于救捞工程作业具有重要的实用价值。

关键词：救捞工程；爆炸气囊；沉物打捞；燃烧充气

西方大力神深水钻井平台国内首次应用介绍

陈  彬¹,唐海雄¹,罗俊丰¹,何  涛²

(1.中海石油深圳分公司荔湾超深水项目,广东深圳 518067；2.中国石油大学(北京) 石油工程教育部重点实验室,北京 102249）

摘要：介绍了深水半潜式钻井平台发展现状和西方大力神深水钻井平台在中国南海首次应用情况，主要包括：西方大力神深水钻井平台的主要工具设备、工艺流程等。西方大力神深水钻井平台是第6代半潜式钻井平台，在国内外处在先进地位，此平台能够很好解决在100～3 000 m水深钻井问题。