波浪作用下圓筒及海床穩(wěn)定性研究.pdf

1、在港口及近海工程領(lǐng)域，波浪-結(jié)構(gòu)-海床耦合系統(tǒng)常見于碼頭、防波堤以及筒形基礎(chǔ)平臺等結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)通過深嵌于海床并主要依靠地基的嵌固作用，在風(fēng)、流、冰等環(huán)境條件特別是在隨機(jī)波浪的持續(xù)和長期作用下保持穩(wěn)定。 接觸面是波浪-結(jié)構(gòu)-海床耦合系統(tǒng)中實際存在的一種構(gòu)造，由于在波浪作用下結(jié)構(gòu)與海床之間通過接觸面?zhèn)鬟f能量，因此在該耦合系統(tǒng)相互作用的數(shù)值仿真分析中，接觸面問題無疑是一項重要的研究內(nèi)容。本文比照在波浪水槽中進(jìn)行的大圓筒防波堤模型實驗

2、，建立了波浪-結(jié)構(gòu)-海床耦合統(tǒng)的有限元計算模型，利用ABAQUS軟件提供的服從庫侖摩擦本構(gòu)模型的三節(jié)點接觸單元成功實現(xiàn)了對該耦合系統(tǒng)中接觸面的處理，并取得了良好的效果。本文通過ABAQUS良好的開放性用戶子程序接口，通過二次開發(fā)將二階斯托克斯波動水壓力引入到ABAOUS中，并對該耦合系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)、半動態(tài)分析，研究不同埋深狀況下土體對筒體的嵌固效應(yīng)；通過在筒底、筒側(cè)設(shè)置接觸面，考查接觸面對圓筒穩(wěn)定性的影響；本文利用ABAQUS提供的M-C

3、、D-P模型，探討了二者的關(guān)系及擴(kuò)展D-P模型的適用性。 波浪在海床上傳播時，與海床之間存在相互作用：一方面海床吸收波浪的能量，使波浪發(fā)生衰減和變形；另一方面，波浪在海床面上產(chǎn)生波壓力和剪應(yīng)力，進(jìn)而影響海床的穩(wěn)定性。由于波浪力的時空變化性，致使海床中出現(xiàn)滲流，引起孔隙水壓力和有效應(yīng)力的變化，使海床出現(xiàn)變形、軟化、承載力下降、液化等現(xiàn)象，導(dǎo)致海床的失穩(wěn)，乃至海床上建筑物的破壞。因此研究海床對波浪的響應(yīng)是海岸工程建設(shè)中的一個重要課題