波流作用下鋼管樁的動力響應研究.pdf

1、近五十年以來，鋼管樁漸漸成為基礎工程中的重要樁型。鋼管樁廣泛的應用于深水碼頭、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、重結構以及受水平力作用的結構的基礎樁。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對結構安全有重要影響;尤其是在上部結構沒有完成時，樁只

2、能靠自身結構承受這些荷載。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力，就顯得更為重要。
　　本文首先基于有限元法，建立了計算結構動力響應的數(shù)值模型，采用八結點六面體劃分網格，結合改進平方根算法，通過求解以結點位移為未知量的結點平衡方程，得到結構的結點位移和應力。并且采用Newmark方法對結構進行動力響應分析，得到在外荷載作用下結構的變形和應力在時域內的時程變化。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分析，得到了鋼管樁變形和內力的時程變化，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