海洋桥梁高桩承台波浪冲击作用研究

发布时间：2021-04-12 14:42

　　跨海桥梁作为“21世纪海上丝绸之路”的关键性工程与重要组成部分,在我国沿海交通网中承担着重要的角色,具有重要的战略意义。不同于陆地桥梁,海洋桥梁处于复杂多变的海洋环境,不可避免地遭受恶劣的风浪环境。高桩承台结构是我国跨海桥梁广泛采用的基础形式之一,承台结构通常位于水面附近,直接承受着由台风或飓风引起的极端波浪的冲击作用。波浪作为海洋结构关键性控制荷载之一,给高桩承台基础结构的设计、施工和防灾减灾都带来了险峻的挑战。本文以平潭海峡公铁两用大桥采用的高桩承台为研究对象,采用以试验为主、数值为辅并结合理论推导的方式,对海洋桥梁高桩承台波浪冲击作用进行了研究。主要研究内容包括:（1）通过内国内外对波浪与结构物相互作用研究内容的归纳与梳理,介绍了国内外对高桩承台波浪荷载计算的研究现状及进展,指出了当前对高桩承台波浪冲击荷载时程模型研究的不足之处。（2）提出了高桩承台波浪冲击作用试验研究方案,根据重力相似准则确定了模型比尺,针对研究的问题确定了试验参数中的变量,即波高和净空,并对波浪力试验结果数据提出了有效的后处理方法。（3）基于试验结果,分析了承台波浪荷载的时程特性,研究了下部群桩、波高、承台底... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

跨海桥梁高桩承台极端波浪荷载示意图

图 1-1 跨海桥梁高桩承台极端波浪荷载示意图图 1-2 跨海桥梁承台围堰受到波浪冲击用研究现状2.1 波浪与结构物相互作用波浪与结构物的相互作用是海洋工程与近岸工程中的一个重要问题，准确预测波形态变化和作用在结构物上的波浪力对结构的设计、施工和运营阶段的安全性至关要。一般来说，对于波浪与结构物相互作用的数学模型，按是否考虑流体黏性影响，以分为基于势流理论和不可压缩黏性流体理论的数学模型。势流理论假设波浪为无旋运动，忽略流体的黏性，一般通过速度势函数建立拉普斯方程作为描述势波运动的控制方程。根据初始条件和边界条件，采用数值的方法解拉普拉斯方程，从而得到流场内点处的压强分布和水质点的速度以及加速度信息于大多数流体力学问题而言，流体粘性通常较小，基于势流理论的假设和描述方法合理的。一些学者基于势流理论开展了波浪对结构物作用方面的研究工作，Jin 和[13]

多为略高或半潜于水面放置。此时，波浪势必在承台上产生冲击作用。图 1-3是施工中的平潭海峡公铁两用大桥高桩承台在 2016 年台风“莫兰蒂”期间遭受极端波浪冲击作用的过程：上方为波峰与承台位置关系示意图；下方为现场录像截图。当波峰前进到接近承台时，波浪出现明显爬高（图 1-3a、图 1-3b）；波峰继续前进，海水猛烈地拍击在承台外壁上，波面完全破碎（图 1-3c）；波峰离去，该冲击周期结束（图 1-3d）。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]平潭海峡公铁两用大桥主航道斜拉桥深水基础设计[J]. 陈翔,梅新咏.  桥梁建设. 2016(03)
[4]波浪作用下的群桩受力及优化布置[J]. 黄雯,冯谊武,张海龙.  桥梁建设. 2016(03)
[5]乐清湾大桥桥梁基础波浪力计算研究[J]. 周卫滨,徐祖恩,于雪晖.  公路交通技术. 2015(04)
[6]超大型结构物受波浪力作用的数值模拟[J]. 康啊真,祝兵,邢帆,韩兴.  工程力学. 2014(08)
[7]高桩承台桩基波浪受力分析[J]. 刘逸敏,姚文娟,张效忠,张峻.  土木建筑与环境工程. 2014(01)
[8]桩基承台结构的波流力研究进展[J]. 刘桦,王本龙,薛雷平,何炎平.  应用数学和力学. 2013(10)
[9]风机基础所受波浪抨击力的数值模拟和实验研究(英文)[J]. 沈玉稿,杨建民,李欣,彭涛.  船舶力学. 2013(09)
[10]作用在高桩承台上的不规则波波浪力试验研究[J]. 雷欣欣,孙大鹏,徐雪蛟,吴浩,李玉成.  水道港口. 2013(04)

博士论文
[1]波浪对透空式三维结构物的冲击作用研究[D]. 丁兆强.大连理工大学 2009
[2]波浪效应下大跨度斜拉桥索桥耦合振动研究[D]. 谭长建.西南交通大学 2009

硕士论文
[1]跨海近岸桥梁极端波浪作用研究[D]. 方庆贺.哈尔滨工业大学 2012



本文编号：3133475