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斜拉桥单塔结构在波浪作用下的数值模拟与试验研究
| 论文题名： | 斜拉桥单塔结构在波浪作用下的数值模拟与试验研究 |
| 关键词： | 斜拉桥梁;单塔结构;波浪冲击;桥梁荷载 |
| 摘要： | 由于跨海大桥所处的环境比较复杂，使得其受到的荷载种类相对较多，在对跨海大桥进行研究设计时，必须全面的对其所受的荷载进行分析计算。跨海大桥的基础部分除了受到桥梁自重和桥面活载外，还受到波流作用、地震作用以及上部结构受到的风载等，其中，波浪荷载作为主要的动荷载之一，在跨海大桥的设计过程中常被作为控制荷载考虑。截止目前，墩柱结构波浪力的工程计算仍广泛采用Morison方程，本文以拟设计建造的国内主跨径最大的跨海斜拉桥为研究对象，研究斜拉桥的桥塔结构在波浪作用下的响应。桥塔结构的基础部分属于复杂的群桩承台组合结构，目前没有现成的理论计算公式，为此，针对斜拉桥单塔结构受到的波浪力进行数值模拟和试验研究，并对结构在波浪作用下的响应进行分析。 本研究主要内容包括：⑴对常用的几种规则波的波浪理论及其适用范围进行归纳和总结，对波浪力的几种计算方法进行对比分析。⑵提出基于CFD的桩柱波浪力的数值计算方法，该方法是用流体软件FLUENT模拟波浪与结构之间的相互作用。对几种常见的数值造波方法和数值消波方法进行介绍。为了验证 CFD方法计算波浪力的准确性，对直径D?2m的小尺寸桩柱受到的波浪力，分别用CFD方法和Morison方程进行计算，并将得到的两个波浪力进行对比分析。⑶在CFD方法的基础上，用FLUENT软件数值模拟波浪与斜拉桥单塔结构之间的作用，通过对比CFD方法模拟得到的点的动水压力和试验采集得到的点的动水压力，验证CFD方法在模拟波浪与群桩承台这类复杂结构相互作用时的有效性。⑷用有限元软件ANSYS建立斜拉桥单塔结构的有限元模型，将CFD方法得到的波浪力施加到结构上。对结构进行波浪力作用下的静力分析和动力分析，验证斜拉桥单塔结构在波浪力作用下的安全性及稳定性；并将分析结果进行对比，验证在波浪作用下对结构进行动力分析的必要性。 |
| 作者： | 李璐璐 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 柳春光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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