考慮流固耦合效應的波浪作用下橋墩動力響應分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟建設(shè)的不斷深入，對交通條件提出了更高的要求，各種海上結(jié)構(gòu)物得到了迅速地發(fā)展，尤其是跨海大橋的建設(shè)，隨時承受著波浪、海冰、海流、風、潮汐、地震等不確定因素的影響，這些影響因素直接關(guān)系到海洋結(jié)構(gòu)物的安全使用。水與橋墩的相互作用問題是典型的流固耦合振動問題，波浪荷載與橋墩的相互作用問題也是一個較為復雜的問題，這些不同形式的海上結(jié)構(gòu)物經(jīng)常遭受到較大波浪的沖擊作用，因此研究流固耦合情況下波浪對近海結(jié)構(gòu)物的沖擊動力響應作用變得非常必要與緊迫

2、，具有重要的實際應用價值。
　　本文在了解國內(nèi)外研究狀況的情況下，查閱了大量的專業(yè)理論資料，做了考慮流固耦合效應時波浪對橋墩的動力響應分析的研究。因此，本文的研究以ANSYS12.0有限元軟件為平臺，以經(jīng)典波浪理論及國內(nèi)外研究成果為基礎(chǔ)，通過ANSYS12.0-CFX特有的CEL語言環(huán)境編寫自定義程序來模擬數(shù)值波浪，開展了以下幾個方面的研究工作:
　　1.分析三維波浪與橋墩的相互作用問題，首先要解決三維波浪的數(shù)值模擬問題，文

3、中采用了基于VOF算法的邊界造波法進行了三維波浪的模擬，在數(shù)值波浪水槽入射邊界上給定波浪型式流速和波高等波浪特征參數(shù)值，成功地實現(xiàn)了三維數(shù)值造波，為開展波浪與橋梁墩柱的作用提供了條件。
　　2.研究了考慮流固耦合情況下波浪對橋墩的動力響應分析，結(jié)合ANSYS12.0和CFX有限元軟件對雙向流固耦合進行了數(shù)值模擬，針對兩種不同截面形式的墩柱分別模擬，將數(shù)值結(jié)果與規(guī)范比較后，較為吻合，驗證了此數(shù)值模擬方法研究三維波浪和橋梁墩柱流固耦合

4、作用具有可行性。
　　3.在三維數(shù)值造波及雙向流固耦合研究的基礎(chǔ)上，分別做了迎浪面耦合模型、背浪面耦合模型以及整體耦合模型的仿真分析，對迎浪面模型和背浪面模型結(jié)果進行疊加，并將疊加后的結(jié)果與整體耦合模型的計算結(jié)果對比，即疊加耦合與整體耦合的對比。分析表明，迎浪面耦合模型和背浪面耦合模型兩者的疊加結(jié)果與整體耦合模型結(jié)果極為相近，可以用疊加耦合來代替整體耦合，因此計算橋墩墩柱整體耦合時，建議分別計算其幾部分的耦合，再加以疊加，可以大大