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风暴潮浪作用下离岸深水结构稳定性分析研究
| 论文题名： | 风暴潮浪作用下离岸深水结构稳定性分析研究 |
| 关键词： | 风暴潮浪;离岸深水结构;静力计算;动力响应;稳定性分析 |
| 摘要： | 由于受到海岸线深水资源的限制,我国港口码头的建设正向自然条件更为复杂的深水地区发展,建设大型离岸深水码头将是今后的发展趋势。开敞式离岸深水结构均受到台风浪和风暴潮等复杂恶劣自然条件的作用,从国外发展现状和我国工程实践看,桩柱承台式结构是典型的离岸深水结构,由于水深增加,桩柱加长,结构柔性较大,其自振周期与传统近岸结构相比与波浪周期更为接近,所以结构动力响应特性、波浪与结构相互作用等问题凸显出来。传统的刚度较大的近岸结构设计理念、设计标准与计算方法等已不完全适用,而我国对离岸深水结构的设计计算方法还缺乏深入、系统的研究工作。本文在总结了国内外关于风暴潮数值模拟的研究现状及波浪与建筑物相互作用等问题的基础上,对风暴潮浪作用下深水结构的稳定性分析问题从以下方面进行了针对性地研究: (1)研究台风浪和风暴潮过程耦合形式,利用台风浪和风暴潮联合作用公式,从而得出不同风暴潮浪条件下,结构所受横向冲击作用与竖向浮托力大小; (2)通过Ansys有限元软件,建立地基-离岸深水结构相互作用的三维弹塑性有限元数值模型,根据失稳判别准则,对波浪作用下结构的稳定性进行静力分析。明确了结构的承载机理和失稳破坏模式,并分析了桩基入土深度、桩径大小、土性参数等因素对结构承载力的影响; (3)研究现有的桩基承载力计算方法,基于P-Y曲线法建立全直桩码头承载力静力简化计算方法。通过与有限元计算结果进行对比,验证了所建立简化计算方法的正确性; (4)通过数值模型计算分析典型的近码头结构与离岸深水结构的自振周期、振型等动力特性,通过对二者计算结果的对比分析可知,离岸全直桩深水码头与近岸高桩码头相比,自振周期明显增大,更接近波浪周期,因此有必要进行深水结构在波浪作用下的动力响应分析; (5)将风暴潮浪以动荷载的形式施加在结构上,进行风暴潮浪作用下深水结构的动力响应分析,得到码头结构特征点的位移响应时程,并与静力有限元计算的结果对比。研究表明,风暴潮浪作用下深水结构有一定的动力放大效应,动力放大系数为1.2左右,研究结果可为离岸深水结构的设计提供参考依据。 |
| 作者： | 张桂平 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 张华庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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