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 |