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波浪作用下建筑物地基基础动力响应的研究
| 论文题名： | 波浪作用下建筑物地基基础动力响应的研究 |
| 关键词： | 孔隙水压力;准静态弹性固结理论;五阶Stokes波;有限元法;波浪-海床-结构物耦合 |
| 摘要： | 当波浪在海床上传播时,一方面海床吸收波浪的能量,使波浪发生衰减和变形;另一方面,在波浪"触底"的情况下波浪将在海床面上产生波浪压力和剪应力.由于波浪力的时空变化性,以致在海床中出现渗流,引起孔隙水压力和有效应力的变动,使海床出现变形、剪切破坏、软化、液化等现象,导致海床的失稳,乃至海床上建筑物的破坏.因此研究波浪-海床-结构物相互作用是海岸工程中一个重要的课题.该文利用有限元方法求解Biot固结微分方程,建立波浪作用下海床动力响应的二维准静态模型,对波浪作用下海床的孔隙水压力响应问题进行了系统深入的研究;并初步建立了波浪作用下,由于土的变形引起结构物动力响应的数学模型,主要研究内容和结论如下:1、推导和建立了用准静态弹性固结理论求解海床中孔隙水应力瞬态响应的有限元方程,并编制了相应的程序.通过和实验值以及解析解的比较,可以验证建立的数学模型是正确的、可行的.2、分析了立波作用下,复合式防波堤周围的孔隙水压力变化及海床的动力响应.研究了两种不同的砂质底床,结果显示,就波浪参数及土的物理特性对孔隙水压力的影响来说,粗砂质海床比细砂质海床影响显著.通过分析,发现透水性及剪切模量对孔隙水压力的影响显著,尤其对粗砂质海床,不容忽视.3、基于五阶Stokes波浪理论,用已建立的有限元模型计算有限厚海床的动力响应;分析了成层海床的稳定性.五阶Stokes波和线性波作用下孔隙水压力、土颗粒位移和有效应力的幅值不同,相对波高较大,相对水深较小的情况下,非线性影响不容忽视.与解析法相比,所发展的数值解法具有明显的优势,可以充分考虑实际的各类复杂边界条件和不均匀土层分布.4、在非线性波浪作用下,透水性差的海床更易发生瞬时液化;然而,透水性好的砂质海床一旦发生液化,在相同波浪条件下,比透水性差的海床发生液化的深度大.5、建立了波浪-海床-结构物耦合的数学模型;初步分析了在波浪作用下海床基础变形对结构物稳定性的影响. |
| 作者： | 张金凤 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 秦崇仁;张庆河 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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