多向波浪对群墩作用的模拟研究

发布时间：2020-05-17 04:20

【摘要】：随着人类向海洋进军进程的加速,很多大型的、多功能的离岸海上建筑物应运而生,其中安置在海床上的大尺度群墩结构作为结构基础,常应用在跨海大桥、海洋平台等重要的海洋工程结构中,因此准确地计算波浪与群墩结构的作用对实际工程的设计及施工具有重要的意义。本文采用数值计算的方法,将规则波与群墩作用的解析解作为传递函数,结合多向不规则波的数值模拟,通过线性叠加的方法建立计算多向波浪与大尺度群墩结构作用的计算模型。在已有的研究中,群墩以串列或并列的组合形式较为多见,针对现阶段对多向波浪与布置形式复杂、墩柱数量较多的群墩结构作用研究不足的情况,本文选取了梅花形布置、两排四墩柱串列、九墩柱方阵这三种具有代表性的群墩布置形式,数值计算多向波浪作用时,波面和波浪力的时间过程并统计其特征值,分别对波浪方向分布、墩柱位置和墩距三个因素对波浪爬高和波浪力的影响进行了分析。研究发现对于不同布置形式的群墩,结构中前排墩柱对其正后方的墩柱有较明显的掩护作用,波浪爬高沿墩柱表面分布的形态及随方向分布的变化规律受墩距的影响较为明显。当墩距较小时,墩柱上受柱间作用影响的一侧波浪爬高明显上升,通常会出现爬高的最大值;当墩距较大时,各墩柱上的波浪爬高趋于一致,迎浪点处爬高最大。波浪力受波浪方向分布的影响,基本变化趋势为波浪的方向分布越宽,正向波浪力越小而横向波浪力明显增大。值得注意的是,墩柱数量较多的群墩结构由于波柱间的相互作用复杂,当方向分布在极窄的范围内,正向波浪力随方向分布的变宽先增大后减小。不同位置的墩柱所受波浪力的特征受墩距和布置形式的影响较为明显。此外,针对不同的群墩布置形式给出这些结构中墩柱的群墩系数,以供实际工程中参考。由于墩柱数量较多,多向波浪作用复杂,在墩距较大时群墩影响也不会完全消除。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P731.22

【参考文献】

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本文编号：2667922