跨海桥梁基础波浪(流)力计算问题探讨

在收集国内外海洋桩柱结构物波浪(流)力研究资料的基础上,对桩柱波浪力计算的现状进行了归纳总结。结合已建多座跨海大桥工程实践,通过桥梁基础波浪(流)力模型试验结果与采用现行规范方法所得计算结果进行对比分析,分别对跨海桥梁基础波浪力特点、小尺度桩基波浪力计算、大尺度沉井(承台、桥墩)波浪力计算、横向波浪(流)力计算及波流共同作用下的波浪(流)力计算等问题进行探讨,提出目前桥梁基础波浪(流)力计算存在的问题及解决措施与方法,并针对存在的问题,提出了跨海桥梁基础波浪(流)力进一步深入研究的思路、研究技术路线及研究内容。     

大数量桩柱波浪力的机理研究

研究了大数量桩柱的波浪力特性，基于特征函数展开和块矩阵求逆方法，导出了一种计算大数量桩柱波浪力的递推算法，数值结果表明，在周期性布置的桩柱阵列中，在某些特定的波浪频率下，存在“波浪频率下，存在”波浪俘获“现象，当发生波浪俘获时，波浪力的幅值可呈几倍到几十倍的增加，采用不等间距的桩柱，可有效地减小桩柱在特殊频率下的受力幅值。     

考虑流固耦合影响的桩基波浪力简化计算方法

离岸深水全直桩码头,由于其桩基的自由高度大、柔度增加、自振周期长,且位于无掩护开敞海域,波浪与结构相互作用问题突出。如何考虑流固耦合作用对桩上波浪力的影响,并建立便于工程应用的计算方法,是工程实践提出的亟待解决的课题。文中利用有限元软件ADINA建立了水体和桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,并采用有限元数值模型对考虑流固耦合影响的改进Morison波浪力计算公式进行了验证。采用改进Morison波浪力计算公式研究了流固耦合对桩身波浪力的影响,并给出了考虑流固耦合影响的波浪力放大系数图表。在此基础上,提出了考虑流固耦合影响的波浪力简化计算方法。     

正向浪作用下离岸高桩墩台结构波浪总浮托力计算

波浪总浮托力是离岸高桩墩台结构设计时需要注意的重要外荷载之一。根据具体工程实例计算结果和试验结果的对比,分析正向波浪作用下离岸高桩墩台结构波浪总浮托力不同计算公式的适用性,研究工程实际计算波浪总浮托力需要注意的条件,并提出建议。     

波浪上托力作用下高桩码头结构的动力分析

通过有限元计算软件ANSYS,对波浪上托力作用下高桩码头结构进行动力分析。研究结果表明：波浪缓变压强 作用下,采用动力计算和采用静力计算得到的码头结构各处的内力基本相同,波浪缓变压强可等效为静力来计算码头结构 内力;波浪冲击压强作用下,采用动力计算得到的码头结构内力明显小于静力计算结果,波浪冲击压作用下的高桩码头结构 宜进行动力分析;由于波浪上托力频率与码头结构自振频率相差甚远,因此其作用下的高桩码头结构不会产生共振现象。     

波浪力对开敞式高桩码头结构的研究分析

本文以工程实例为基础,结合现行标准规范,研究分析了波浪力对开敞式高桩码头结构的受力影响;从高桩码头设计现状中存在问题出发,分析阐明了波浪力采用不同计算方法的差异性和急待解决的迫切性,提出了一个初步的计算方法和解决有关问题的途径和设想,可为类似工程设计提供借鉴。     

斜向规则波作用下离岸式高桩码头上部结构总上托力

旨在研究波浪入射角对离岸式高桩码头上部结构总上托力的影响,采用物理模型试验的方法进行研究.试验结果表明,随着波浪入射角的增大,总上托力逐渐减小,并且递减逐渐减缓.引进波浪入射角折减系数分析波浪入射角变化的影响,采用非线性数据拟合方法,取90%保准率,确定规则波作用下离岸式高桩码头上部结构总上托力随波浪入射角变化计算公式,计算结果和试验值吻合良好,可为设计提供科学依据.     

外海开敞式高桩码头上部结构波浪上托力的计算

通过对波浪作用下外海开敞式高桩码头上部结构所受上托力的分析研究,指出通过模型试验得出的波浪上托力的计算公式有一定的局限性,针对不同长宽比的矩形平台给出规则波作用下波浪上托力的作用宽度、作用范围和总上托力的计算方法.     

中外规范高桩结构波浪浮托力对比

国际工程中,波浪对海港高桩码头结构浮托力的计算至关重要,但各国规范中对波浪浮托力的计算方法不尽相同。国际上普遍较认可欧美等国际标准,或者采用当地标准,为了在国际工程中更好地推广中国规范,往往需要采用多种规范对比分析。根据中国行业规范及手册,结合具体工程实例,对比英国、美国、日本、ISO、国际航运协会标准等常用的国外规范。此外,结合工程常用的几种不同波浪特征周期条件,分析了中等水深和较深水深下,波浪总浮托力与结构底部高出静水面高度与设计波高比值之间的关系;根据不同计算方法,分析不同水深不同周期下波浪浮托力的差异和特点,提出了海外工程的使用建议。     

对高桩梁板码头波浪力计算的体会

从目前高桩梁板码头设计现状中存在的问题入手，说明波浪力采用不同计算方法的差异性和急待解决的迫切性，提出一个初步的计算方法和解决有关问题的途径和设想。     

板桩防波堤在海外浅海区域工程中的应用

浅海区域波浪、水流等自然条件相对较好,采用常规实体斜坡式防波堤投资较高,可考虑采用直立式板桩防波堤结构进行替换,节约工程投资。基于实际工程项目,采用美标计算板桩防波堤前波浪力,并通过物理模型试验对波浪力进行验证;最后通过岩土有限元软件PLAXIS分析板桩防波堤各构件内力及整体位移。分析结果表明：1）板桩防波堤各构件内力较小,可采用相应型号的预制构件作为板桩防波堤主体结构;2）板桩防波堤整体位移可控;3）在浅海区域,采用板桩防波堤结构合理可行。     

作用在高桩承台上的不规则波波浪力试验研究

针对不规则波中高桩承台所受波浪力进行了物理模型试验研究,系统分析了该结构的群桩水动力特性,重点考察了整体总力达到最大值时相应的桩柱波浪力规律。试验通过整体总力与各个组成桩单桩力的同步监测,得到群桩总力最大时刻各组成桩的受力。在试验数据分析的基础上,给出了前、中、后三桩的波浪力历时曲线及波高过程线,并就其相位进行对比分析;研究了各组成桩群桩总力系数、群桩正向力与横向力之比、群桩系数及单桩正向力与横向力之比随水深的变化规律,探讨了承台与群桩以及各组成桩桩力之间的分配比例并最终确定了最大受力桩。     

波高对桩柱最大水平波浪力新算法精确性影响

对Morison方程进行适当变形、推演,得到了一种可直接计算近海平台支撑物所受最大水平波浪力的计算方法。将此计算方法与经典计算法进行对比。对比发现,当阻力相对于惯性力起主要作用时,新算法与经典算法所得结论完全一致。当惯性力相对于阻力起主要作用时,新算法存在一定偏差,在该情况下,使用Matlab辅助计算,得到了波高对桩柱最大水平波浪力新算法精确性的影响曲线。     

透空式建筑物面板波浪上托力试验及与规范对比分析

随着港口事业的不断发展,外海透空式建筑物越来越多,波浪上托力对建筑物的影响也越来越突出。2013年4月1日,《海港水文规范》JTS145—2—2013开始实施,规范中提出了新的离岸高桩码头面板波浪上托力计算方法,笔者结合东营港区5#～8#液体化工品泊位工程物理模型试验结果对该计算方法进行了对比分析。     

不规则波作用下9桩串列群桩效应的实验研究

小尺度的群桩结构在海洋工程建筑物中应用广泛,其在波浪作用下产生的群桩效应也被国内外学者所关注,但是目前有关群桩效应的研究多限于较少桩柱。基于物理模型实验,对不规则波作用下,9桩串列群桩中各桩所受正向力、横向力进行了研究,结合对应波浪作用下孤立桩所受波浪力,分析了正向力和横向力群桩系数K_(G,1/3)、K_(GL,1/3)随相对桩距S/D和KC_(1/3)数变化的规律,并对比了群桩中各桩上群桩系数的区别。     

水下航行体波浪力理论预报

本文对水下航行体近水面航行状态进行波浪力的计算,计算采用STF理论和Frank源分布紧密拟合方法预报波浪力响应以及用Newman细长体方法和3D修正方法计算水下航行体的二阶平均波浪力与力矩.该方法和计算程序已经过多次模型试验结果比较和验证.采用该方法就某水下航行体计算了二种水深、七种相对浪向下近水面波浪力响应,并给出了波浪力参数随水深变化与浪向变化的计算结果.     

绞吸挖泥船施工受波浪作用研究

绞吸挖泥船在风浪较大的环境施工时,风浪对绞吸挖泥船施工影响较大,严重时会造成钢桩断裂等安全事故。目前的主要措施是根据气象情况及时避风,但波浪对绞吸挖泥船施工的影响一直没有办法定量评估。采用AQWA软件对波浪力进行计算,再把作用力传递到船体和钢桩上,利用有限元软件计算钢桩的承载能力。研究结果表明,"电天牛"系列绞吸挖泥船在波高为1 m,波的频率为0.167 Hz的波浪条件下能正常施工,但钢桩在此波浪条件下的受力接近安全许用应力,因此当波高或周期再增大时,应考虑停止施工。     

斜坡堤挡浪墙波浪力计算方法比较

斜坡堤堤顶挡浪墙波浪力的计算,目前没有一种普遍适用的理论计算方法,文中结合实际工程的物理模型试验对目前常用的波浪力计算相关公式进行分析比较.分析结果表明,Pedersen法计算所得的波浪力与试验结果比较贴合,是目前比较稳妥的一种计算波浪力的方法,现行水文规范上波浪力计算方法得出的结果普遍偏小(相对物模试验结果),以上结...     

外壁开孔双简柱群波浪力的研究

应用速度势的特征函数展开和透空壁内两壁间压力差和流体速度成正比的线性模型,建立了波浪与外壁开孔同轴双筒桩柱群相互作用的线性解析解.应用这一模型进行了数值计算,用以检验孔隙系数对双筒柱上的波浪力的影响.结果表明,外壁孔隙系数的增加对减小波浪力有很大影响.     

开孔沉箱总水平力若干计算方法的比较

开孔沉箱所受的波浪力是沉箱稳定分析中的关键值,将作者计算水平力的方法、现有其他计算波浪力的方法分别与不同研究者所得的实测值进行了比较,结果显示作者的波浪力计算方法最接近实测结果。