非線性波浪作用下單樁動力響應分析.pdf

1、隨著海洋工程的不斷發(fā)展，單樁結構以其“工藝簡單、適用性強、造價合理”等各種優(yōu)點已被廣泛的應用于海上風機、潮汐發(fā)電、船舶靠泊以及浮式結構物的錨固等各類港口及海岸工程中。對于海中的孤立樁柱結構，波浪是一類重要的動力因素，往往會在樁柱構件上產生較大的內力及位移，因此，研究波浪對樁柱的動力作用具有重要的意義。
　　本文針對單自由度的孤立樁柱系統，分別應用線性波理論、二階、三階及五階Stokes波理論對五種工況進行了動力分析譜運算，分析了波

2、高、周期、水深、潮流及海浪譜的變化對波浪動力譜運算產生的影響，并對比了不同波浪理論結果之間的差異性隨上述因素變化的規(guī)律，得出主要內容及結論如下:
　　(1)波高、周期、水深的變化均對動力譜計算產生較大影響，其中波高變化引起的譜均方值變幅最大，周期次之，最后是水深。當周期和水深變化時，盡管荷載譜均方值未見明顯放大，但由于外部荷載中心頻率和振動固有頻率發(fā)生了變化進而導致頻率響應函數改變，因此亦產生較大的響應。二階、三階、五階波理論與線

3、性波理論間結果的差異性隨波高、周期、水深的變化始終滿足:二階波理論與線性波理論之間略有差異性但不明顯，三階波與線性波理論之間差異最大，五階波的結果始終處于二階和三階結果之間，且不同波浪理論的計算結果在波高較大、周期相對較小及水深較深時有較大差異性，明顯此時繼續(xù)用線性波代替非線性波進行工程計算不合理。
　　(2)當樁徑變化時，外部波浪荷載和樁柱本身的固有屬性均隨樁徑的改變而改變，響應均方值在樁徑的合理變化范圍內往往會出現一段最優(yōu)區(qū)間

4、，在該區(qū)間內，響應均方值變化平穩(wěn)且值相對較小。潮流主要影響荷載中的波阻力及阻力矩，在流速相對較大時對阻力荷載有明顯的放大。同時，不同的海浪譜的選取亦會對譜動力計算產生較大影響，實際工程中應結合地域特性和外部條件合理選擇計算用的海浪譜具體形式。
　　因此，在工程設計中應綜合考慮以上各種影響因素，根據設計條件合理的選用適當的波浪理論來進行工程計算，在不同波浪理論計算結果差異較大段，基于五階波理論的動力計算結果往往既能提高精度又不至于使