風(fēng)暴潮浪作用下離岸深水結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析研究.pdf

1、由于受到海岸線深水資源的限制,我國港口碼頭的建設(shè)正向自然條件更為復(fù)雜的深水地區(qū)發(fā)展,建設(shè)大型離岸深水碼頭將是今后的發(fā)展趨勢。開敞式離岸深水結(jié)構(gòu)均受到臺風(fēng)浪和風(fēng)暴潮等復(fù)雜惡劣自然條件的作用,從國外發(fā)展現(xiàn)狀和我國工程實(shí)踐看,樁柱承臺式結(jié)構(gòu)是典型的離岸深水結(jié)構(gòu),由于水深增加,樁柱加長,結(jié)構(gòu)柔性較大,其自振周期與傳統(tǒng)近岸結(jié)構(gòu)相比與波浪周期更為接近,所以結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)特性、波浪與結(jié)構(gòu)相互作用等問題凸顯出來。傳統(tǒng)的剛度較大的近岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2、與計(jì)算方法等已不完全適用,而我國對離岸深水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法還缺乏深入、系統(tǒng)的研究工作。本文在總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于風(fēng)暴潮數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀及波浪與建筑物相互作用等問題的基礎(chǔ)上,對風(fēng)暴潮浪作用下深水結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析問題從以下方面進(jìn)行了針對性地研究:
　　(1)研究臺風(fēng)浪和風(fēng)暴潮過程耦合形式,利用臺風(fēng)浪和風(fēng)暴潮聯(lián)合作用公式,從而得出不同風(fēng)暴潮浪條件下,結(jié)構(gòu)所受橫向沖擊作用與豎向浮托力大小;
　　(2)通過Ansys有限元軟件,建立地

3、基-離岸深水結(jié)構(gòu)相互作用的三維彈塑性有限元數(shù)值模型,根據(jù)失穩(wěn)判別準(zhǔn)則,對波浪作用下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行靜力分析。明確了結(jié)構(gòu)的承載機(jī)理和失穩(wěn)破壞模式,并分析了樁基入土深度、樁徑大小、土性參數(shù)等因素對結(jié)構(gòu)承載力的影響;
　　(3)研究現(xiàn)有的樁基承載力計(jì)算方法,基于P-Y曲線法建立全直樁碼頭承載力靜力簡化計(jì)算方法。通過與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證了所建立簡化計(jì)算方法的正確性;
　　(4)通過數(shù)值模型計(jì)算分析典型的近碼頭結(jié)構(gòu)與離岸深水

4、結(jié)構(gòu)的自振周期、振型等動力特性,通過對二者計(jì)算結(jié)果的對比分析可知,離岸全直樁深水碼頭與近岸高樁碼頭相比,自振周期明顯增大,更接近波浪周期,因此有必要進(jìn)行深水結(jié)構(gòu)在波浪作用下的動力響應(yīng)分析;
　　(5)將風(fēng)暴潮浪以動荷載的形式施加在結(jié)構(gòu)上,進(jìn)行風(fēng)暴潮浪作用下深水結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)分析,得到碼頭結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)的位移響應(yīng)時程,并與靜力有限元計(jì)算的結(jié)果對比。研究表明,風(fēng)暴潮浪作用下深水結(jié)構(gòu)有一定的動力放大效應(yīng),動力放大系數(shù)為1.2左右,研究結(jié)果可