風暴潮浪作用下離岸深水結構穩(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正向自然條件更為復雜的深水地區(qū)發(fā)展,建設大型離岸深水碼頭將是今后的發(fā)展趨勢。開敞式離岸深水結構均受到臺風浪和風暴潮等復雜惡劣自然條件的作用,從國外發(fā)展現(xiàn)狀和我國工程實踐看,樁柱承臺式結構是典型的離岸深水結構,由于水深增加,樁柱加長,結構柔性較大,其自振周期與傳統(tǒng)近岸結構相比與波浪周期更為接近,所以結構動力響應特性、波浪與結構相互作用等問題凸顯出來。傳統(tǒng)的剛度較大的近岸結構設計理念、設計標準

2、與計算方法等已不完全適用,而我國對離岸深水結構的設計計算方法還缺乏深入、系統(tǒng)的研究工作。本文在總結了國內外關于風暴潮數(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上,對風暴潮浪作用下深水結構的穩(wěn)定性分析問題從以下方面進行了針對性地研究:
　　(1)研究臺風浪和風暴潮過程耦合形式,利用臺風浪和風暴潮聯(lián)合作用公式,從而得出不同風暴潮浪條件下,結構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-離岸深水結構相互作用的三維彈塑性有限元數(shù)值模型,根據(jù)失穩(wěn)判別準則,對波浪作用下結構的穩(wěn)定性進行靜力分析。明確了結構的承載機理和失穩(wěn)破壞模式,并分析了樁基入土深度、樁徑大小、土性參數(shù)等因素對結構承載力的影響;
　　(3)研究現(xiàn)有的樁基承載力計算方法,基于P-Y曲線法建立全直樁碼頭承載力靜力簡化計算方法。通過與有限元計算結果進行對比,驗證了所建立簡化計算方法的正確性;
　　(4)通過數(shù)值模型計算分析典型的近碼頭結構與離岸深水

4、結構的自振周期、振型等動力特性,通過對二者計算結果的對比分析可知,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,因此有必要進行深水結構在波浪作用下的動力響應分析;
　　(5)將風暴潮浪以動荷載的形式施加在結構上,進行風暴潮浪作用下深水結構的動力響應分析,得到碼頭結構特征點的位移響應時程,并與靜力有限元計算的結果對比。研究表明,風暴潮浪作用下深水結構有一定的動力放大效應,動力放大系數(shù)為1.2左右,研究結果可