波流作用下鋼管樁的動力響應(yīng)研究.pdf

1、近五十年以來，鋼管樁漸漸成為基礎(chǔ)工程中的重要樁型。鋼管樁廣泛的應(yīng)用于深水碼頭、施工棧橋和海洋平臺。鋼管樁豎向和水平向承載力都比較大，常常作為高、大、重結(jié)構(gòu)以及受水平力作用的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)樁。隨著海洋開發(fā)、海上采油工程事業(yè)的蓬勃發(fā)展，對鋼管樁動力響應(yīng)特性的研究越來越得到人們的重視。
　　在港口工程和海洋工程中，鋼管樁施工就位后就會受到波浪和水流荷載的作用，鋼管樁在波流荷載下的動力響應(yīng)對結(jié)構(gòu)安全有重要影響;尤其是在上部結(jié)構(gòu)沒有完成時，樁只

2、能靠自身結(jié)構(gòu)承受這些荷載。在施工狀態(tài)下，鋼管樁處于單樁形態(tài)，此時更偏于危險，因而分析此狀態(tài)下受波流荷載作用的鋼管樁的變形和應(yīng)力，就顯得更為重要。
　　本文首先基于有限元法，建立了計算結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的數(shù)值模型，采用八結(jié)點六面體劃分網(wǎng)格，結(jié)合改進平方根算法，通過求解以結(jié)點位移為未知量的結(jié)點平衡方程，得到結(jié)構(gòu)的結(jié)點位移和應(yīng)力。并且采用Newmark方法對結(jié)構(gòu)進行動力響應(yīng)分析，得到在外荷載作用下結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力在時域內(nèi)的時程變化。然后，采用

3、改進的JONSWAP譜模擬了不規(guī)則波浪譜，通過與靶譜吻合度的對比分析，得到了最佳模擬效果的模擬參數(shù)。進而根據(jù)Airy波理論求得了任意時刻水質(zhì)點的速度和加速度，從而通過莫里森公式計算了隨時間變化的波流荷載。最后采用此數(shù)值模型，對處于施工狀態(tài)的棧橋鋼管樁，進行了波流荷載作用下的動力響應(yīng)分析，得到了鋼管樁變形和內(nèi)力的時程變化，而且鋼管樁受到周期性沖擊。因而對時程變化曲線作了FFT變換，通過頻譜分析，得到了該周期性沖擊主要是由波浪荷載引起的共振