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墩柱结构及其海床土体在波浪作用下的动态响应

墩柱结构是一种常见的港口工程建筑物,正确求解作用在墩身的波浪荷载及研究其墩周围土体的稳定是确保结构稳定的重要前提条件。对于圆形墩柱,根据其直径D与波长L的比值可分为小直径墩桩、大直径墩柱,并采用不同的波浪力计算理论计算其波浪力:对于小圆形墩柱(圆形直径D与波长L的比值D/L≤0.2),可忽略墩的存在对波动场的影响,采用小振幅波理论,一般按Morison公式计算。但当H/d≤0.2和a/L<0.2或是H/d>0.2和a/L<0.35的情况,用小振幅波理论算出的水质点水平速度明显偏小,因此应对按Morison公式算出的P_(D·max)和P_(D·max)值分别乘以修正系数α和β;对于0.04≤d/L≤0.2的情况,应对按Morison公式算出的P_(I·max)、M_(I·max)值分别乘以修正系数γ_p、γ_m。对于大圆形墩柱(圆形直径D与波长L的比值D/L>0.2),波浪向前推进遇到墩柱后,在柱面将产生一个向外散射的波,入射波  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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极端波浪作用下海上结构物高频共振响应的数值模拟研究

随着港口、海岸工程以及近海油气开发工程不断向深水发展,深水海域复杂海洋环境对海上结构物的设计提出了更高的要求,这些海上结构物有可能承受恶劣海况下极端波浪条件的作用并产生瞬态高频共振响应,从而遭到巨大损失或破坏。目前极端波浪作用下海上结构物高频共振响应的产生机理尚不明确,因此为了在工程实际中避免该现象的产生,对其进行系统的理论研究具有重要意义。本文从建立二维数值波浪水槽出发,对极端波浪的数值生成、 极端波浪作用下小尺度桩柱的受力计算、极端波浪作用下结构物高频共振响应等进行了系统的理论研究,主要研究内容和结论如下:1.建立二维完全非线性数值波浪水槽,在数值波浪水槽中利用波浪聚焦方法生成极端波浪,并分析了极端波浪场的特性。结果显示,在数值波浪水槽中生成的极端波浪和实验室模拟结果吻合很好,而且在该水槽中可以成功地生成实际海况下可能出现的极端波浪,表明本文建立的数值波浪水槽不仅可以模拟实验室小尺度极端波浪,还可以产生任意尺度的极端波浪,这...  (本文共114页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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潮流和波浪联合输沙的理论研究及其数学模型

本文针对潮流和波浪联合输沙的机理进行了一些理论研究,并在此基础上建立了一套模拟潮流波浪联合输沙的数学模型,可直接应用于工程实际。文中根据近岸带和河口区潮流、波浪、湍流三者各自物理尺度的不同,从流体力学Navier-Stokes方程和质量传输方程出发,利用Reynolds分解的方法,导出了潮流波浪联合作用下的流场方程和泥沙扩散方程,并化简得到了波浪作用下的浅水环流方程;潮流流速和潮位变化影响下的浅水波方程。文中应用目前较流行的K-ε湍流模式方程来确定动力粘滞系数和泥沙扩散系数。以此来反映湍流的作用。为了更能接近实际,大范围地进行计算潮流和波浪的联合作用。本文又从射线理论出发,首次完整地建立了潮流流速和潮位变化影响下的波向线及其散开因子方程,求出了流速与湖位变化作用下的波浪各要素,使潮流波浪联合输沙计算得以顺利进行。在求解泥沙输移方程时,本文通过引入泥沙扬动条件。根据近底水流中湍流脉动的随机特性,利用概率统计的方法确定泥沙的起悬与沉...  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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波浪作用下海床累积孔隙水压力响应与液化分析

本文着重研究了波浪引起的海床中的孔隙水压力响应,讨论了由于孔隙水压力的累积引起的液化问题。首先,运用数学物理方法求解Terzaghi固结方程,研究成层海床的孔隙水压力扩散和消散规律,对含夹层土体的固结计算提出了较精确的方法。通过算例分析,得到了含夹层土体中孔隙水压力的空间变化规律和土体变形发展过程中固结度随时间的增长过程。进一步地进行变动参数研究,发现夹层土的渗透性、压缩性以及厚度对含夹层土体的固结有很大影响,工程中常用的平均固结系数法不能真实地反映夹层土的渗透性和压缩性的影响。在此基础上,结合选定的孔隙水压力发展模式,运用含有孔隙水压力源项的Terzaghi固结方程,分析了成层海床在波浪作用下的残余孔隙水压力响应,运用格林函数法求解控制方程,得出了海床在波浪作用下残余孔隙水压力的发展规律,并进行液化评判。通过算例分析发现,成层海床内孔隙水压力累积曲线与均质海床情况有很大差别,表面低渗透性土层的存在很大程度地限制了孔隙水压力消散...  (本文共119页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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波浪作用下海底管线及周围海床动力响应分析

海底管线是目前最为经济、高效地由近海油田向陆地输送石油和天然气的工程设施,在海洋石油工程中具有广泛的应用。在设计管线时所考虑的环境荷载中,波浪荷载是主要的环境因素之一。当波浪在海面传播时,会引起海床表面周期性变化的波压力,海床表面的波压力进一步传递到海床中,在海床中引起超静孔隙水压力和附加有效应力,改变了海床中有效应力的分布。因此,为了合理地评价海底管线在波浪作用下的稳定性,必须考虑波浪荷载在管线周围海床中所引起的动力响应及其对管线自身内部动应力的影响。迄今为止,在海底埋置管线的稳定设计中,大多是基于经验性的结果,还没有发展一个更加合理、完整的设计方法。在海底管线设计中存在的一个关键性问题就是准确地计算由波浪所引起的海底管线附近海床中的超静孔隙水压力和管线内应力。本文考虑管线的柔性,分别采用饱和孔隙介质的Biot动力固结理论和弹性动力学理论列出了海床与管线的控制方程,进而采用摩擦接触理论考虑海床与管线之间的相互作用效应,基于有限...  (本文共179页) 本文目录 | 阅读全文>>

《天津大学学报》1991年S2期
天津大学学报

波浪作用下沙纹形态的实验研究

波浪作用下沙纹形态的实验研究Ll实验布里 实验是在大小不同的两座水槽内进行的,大水槽一长30m、宽0.5m、高o.snT,表1中的l、2两组沙样是在该水槽中进行实验的;小水槽长15m、宽0.25m、高(). 4m,表1中3、4、5组沙样在该水槽中进行实验。 实验布置如图1,大水槽中进行沙纹形态实验时,铺沙长度L、二6m,厚度D=scm,测量波浪条件及对应的沙纹形态、沙纹的运行速度;小水槽实验时,铺沙长度为sm,厚度为IOem。天津大学学报增刊编号沙样表1实验沙样主要参数P,/(g/em3)内/(mm)煤粉均匀沙均匀沙均匀沙均匀沙0 .550 .230 .300一460 .61,J,J、J,、rJ﹄、︶︸、︶亡1︸ …,0 nC︺nU﹃、一尸、︸尸J‘卫﹄rJ4 LU‘U6︸6 ..…...﹃气/︸,︸,﹄,‘LZ实验过程1.2.1造波、观察沙床床面的变化情况 在较弱的波浪条件下床面泥沙颗粒不动,当波浪运动增强时床面泥沙起动,在床...  (本文共5页) 阅读全文>>