本文關(guān)鍵詞：近海橋梁上部結(jié)構(gòu)波浪作用研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 橋梁上部結(jié)構(gòu) 波浪力 勢(shì)流理論 聚焦波 波浪砰擊

【摘要】：近海橋梁是沿�？焖俳煌ňW(wǎng)的重要組成環(huán)節(jié),既有近海低矮橋梁由于凈空不足在臺(tái)風(fēng)(颶風(fēng))引起的巨型波浪作用下可能發(fā)生嚴(yán)重破壞,影響災(zāi)后救援及重建工作并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失。揭示橋梁結(jié)構(gòu)的波浪作用機(jī)理,確定近海橋梁結(jié)構(gòu)所受波浪作用的影響因素,建立合理的波浪力估算方法對(duì)近海橋梁結(jié)構(gòu)安全有著重要意義。本論文針對(duì)無通航要求的近海低矮橋梁上部結(jié)構(gòu)所受波浪力展開研究,主要內(nèi)容、方法及結(jié)果如下:(1)開展了1:10縮尺比的橋梁模型波浪水動(dòng)力試驗(yàn)。試驗(yàn)所用模型包含了一個(gè)完整的主梁橋跨、兩個(gè)1/4長(zhǎng)度的臨跨和兩座橋墩。試驗(yàn)測(cè)試了不同波浪要素的正向入射波浪和斜向入射波浪作用下,不同凈空上部結(jié)構(gòu)的波浪力和結(jié)構(gòu)底面壓強(qiáng)。試驗(yàn)結(jié)果表明:豎向波浪力包含了兩個(gè)幅值相當(dāng)高頻砰擊力和低頻準(zhǔn)靜力成分,而水平作用力中高頻砰擊力幅值很小。當(dāng)波浪斜向入射時(shí),凈空較小或?yàn)樨?fù)值時(shí),0°波向角入射波浪在橋梁上部結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的波浪力最大;當(dāng)凈空較大時(shí),豎向波浪力在15°波向角達(dá)到最大。此外,波浪力在空間分布上存在差異,通常迎浪側(cè)支座承擔(dān)更大的波浪力。(2)基于勢(shì)流理論建立了正向入射波浪作用下全淹沒橋梁上部結(jié)構(gòu)的二維波浪力理論模型。首先通過分離變量法求解滿足邊界條件的控制方程,然后利用特征展開匹配法確定整個(gè)波浪-結(jié)構(gòu)作用場(chǎng)的速度勢(shì)函數(shù)。將勢(shì)流理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了理論模型的正確性。將理論計(jì)算結(jié)果與AASHTO規(guī)范方法進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)該規(guī)范存在高估豎向波浪力和低估水平波浪力的現(xiàn)象,并基于理論模型計(jì)算結(jié)果提出了AASHTO規(guī)范中六種橋梁上部結(jié)構(gòu)的波浪力估算簡(jiǎn)便方法。(3)基于勢(shì)流理論建立了斜向波浪作用下全淹沒橋梁上部結(jié)構(gòu)受的三維波浪力理論模型。假設(shè)速度勢(shì)函數(shù)在時(shí)域內(nèi)和橋跨長(zhǎng)度方向具有周期性,將控制方程由三維Laplace方程降維為Helmholtz方程。首先給出了滿足邊界條件的帶有未知系數(shù)控制方程的解,然后利用相鄰子域交界面處的速度勢(shì)和水平速度連續(xù)性求解了速度勢(shì)函數(shù)中的待定系數(shù),得到整個(gè)流域的速度勢(shì)函數(shù)。利用線性Bernoulli方程從速度場(chǎng)得到壓強(qiáng)場(chǎng),并沿物面積分得到了斜向波浪作用下淹沒橋梁上部結(jié)構(gòu)的波浪力。利用所建立模型研究了波向角和上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何特征對(duì)波浪力的影響,發(fā)現(xiàn)波向角為零度時(shí)淹沒橋梁上部結(jié)構(gòu)時(shí)所受到的波浪力最大。(4)開展了畸形波對(duì)水平方箱的波浪砰擊試驗(yàn),建立了淹沒方箱波浪力的勢(shì)流理論模型。首先提出了利用多初相位相速度法在水槽中產(chǎn)生連續(xù)聚焦波的試驗(yàn)方法,并通過實(shí)測(cè)和理論波面時(shí)程和頻譜的對(duì)比分析了該方法的有效性。試驗(yàn)研究了水平方箱模型在不同峰值頻率、最大波幅和凈空下聚焦波在方箱模型上的砰擊壓強(qiáng)變化特征。勢(shì)流模型分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):水平波浪力隨聚焦波峰值頻率增大先增大后減小,豎向波浪力隨峰值頻率增大持續(xù)減小,波浪力與聚焦波幅基本呈線性增大關(guān)系。
[Abstract]:Offshore Bridge is an important part of the coastal rapid transit network, both offshore low bridge due to deficiencies in the clearance of typhoon (hurricane) serious damage may be caused by giant waves under the impact of the disaster relief and reconstruction work and caused serious economic and social losses. In order to reveal the mechanism of wave bridge structure, determine the factors affecting offshore the bridge structure by wave action, establish a reasonable estimation method of wave force is of great significance to offshore bridge structure security. This thesis focuses on the offshore low bridge superstructure without navigation requirements of the wave force of research, main contents, methods and results are as follows: (1) the 1:10 scale model of wave bridge hydrodynamic test. The model contains a complete girder bridge, two 1/4 length and two piers. The cross test of different wave factors are To the incident wave and oblique incident waves under the action of wave force and bottom pressure of different clearance of upper structure. The experimental results show that the vertical wave force consists of two very high frequency amplitude slamming and low frequency and high frequency components of quasi-static, with horizontal force in the strike force amplitude is very small. When the oblique incident wave when the clearance is small or negative, the maximum wave force of 0 degree angle to produce a wave of incident wave in the bridge superstructure; when the clearance is large, vertical wave force at 15 DEG to reach the maximum wave angle. In addition, there are differences in the spatial distribution of wave force, usually yinglang side bearing bear wave forces big. (2) potential flow theory of positive incident wave under full submerged two-dimensional wave force model based on the upper structure of the bridge. Firstly, the control equation of separation of variables satisfy the boundary conditions, and then use the feature, development Method to determine the velocity potential function of the wave field structure. The potential flow theory by comparing calculation results with experimental results, verify the correctness of the theoretical model. The theoretical calculation results were compared with AASHTO standard method, found the vertical wave force and underestimate overestimate the horizontal wave force phenomenon of the specification, and the calculation results presented the wave force of upper structure of six kinds of AASHTO specification of bridge method based on simple estimating model. (3) the potential flow theory of three-dimensional wave force model under the action of oblique waves, submerged by the upper structure of the bridge. Based on assumption of velocity potential function in the time domain and the bridge span length direction with periodic control from the equation of three-dimensional Laplace equation dimension Helmholtz equation. Firstly, the control equations with unknown coefficients satisfy the boundary conditions, and then use the adjacent subdomains at the interface speed The degree of potential and horizontal velocity continuity for undetermined coefficient velocity potential function, velocity potential function to get the whole basin. Using the linear Bernoulli equation obtained from the velocity field and pressure field, along the area has been under the action of oblique waves, submerged wave force of the upper structure of the bridge. By using the established model to study the influence of wave the geometric angles and superstructure component characteristics of wave force, wave direction is found by wave force zero submerged bridge superstructure when the maximum. (4) carried out a wave with the freak wave on the level of square box test, a submerged wave force box potential flow theory model. First proposed early phase velocity method in the flume test method for generating continuous poly coke wave, and through theoretical and experimental comparison and wavefront spectrum analysis of the effectiveness of the proposed method. Experimental study on the level of the square box model At different frequencies, the maximum amplitude and the clearance under the focusing wave in square box model on the slamming pressure variation. The potential flow model analysis results showed that the horizontal wave force with the focusing wave peak frequency increases and then decreases, with the increase of the peak frequency of vertical wave force decreases continuously, wave force and focusing amplitude linearly the relationship between increased.

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U441;TV139.26

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張炎圣;陸新征;葉列平;何水濤;;超高車輛-橋梁上部結(jié)構(gòu)碰撞荷載精細(xì)有限元模擬與簡(jiǎn)化計(jì)算[J];工程力學(xué);2011年01期

2 付國(guó)坤;;橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工方法[J];民營(yíng)科技;2008年10期

3 陸新征;張炎圣;何水濤;盧嘯;;超高車輛撞擊橋梁上部結(jié)構(gòu)研究:損壞機(jī)理與撞擊荷載[J];工程力學(xué);2009年S2期

4 孫從廣;;橋梁上部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析與研究[J];科技風(fēng);2012年02期

5 胡波;;橋梁上部結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量通病及預(yù)防措施淺析[J];民營(yíng)科技;2013年05期

6 汪斌;李晨;;橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工方法[J];民營(yíng)科技;2008年12期

7 周海鵬;;淺談橋梁上部結(jié)構(gòu)施工方法[J];科技信息;2009年29期

8 曲龍;;淺談橋梁上部結(jié)構(gòu)施工工藝[J];科技風(fēng);2010年10期

9 劉金濤;;對(duì)公路橋梁上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的探討[J];民營(yíng)科技;2014年04期

10 霍雨佳;;分離并行橋梁上部結(jié)構(gòu)一體化研究[J];科技信息;2009年15期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陸新征;盧嘯;張炎圣;何水濤;;超高車輛撞擊橋梁上部結(jié)構(gòu)的荷載計(jì)算[A];第十九屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2010年

2 陸新征;張炎圣;何水濤;盧嘯;;超高車輛撞擊橋梁上部結(jié)構(gòu)研究:損壞機(jī)理與撞擊荷載[A];第18屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅰ冊(cè)[C];2009年

3 張炎圣;何水濤;陸新征;盧嘯;;不同車型超高車輛撞擊橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算[A];第七屆全國(guó)工程結(jié)構(gòu)安全防護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

4 姜海西;;橋梁上下部共同作用研究初探[A];第十八屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2008年

5 宋揚(yáng);丁陽;;張弦桁架結(jié)構(gòu)在橋梁上部結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[A];第六屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

6 馮鵬;胡楠;何水濤;陸新征;;FRP橋梁上部結(jié)構(gòu)的撞擊破壞實(shí)驗(yàn)研究[A];2011復(fù)合材料橋梁技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

7 謝世楞;劉穎;孫毓華;呂江華;;關(guān)于波浪力的概率分布型式問題[A];工程結(jié)構(gòu)可靠性——中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)橋梁及結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)可靠度委員會(huì)全國(guó)第二屆學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文集[C];1989年

8 王麗勤;張寧川;俞聿修;劉明;;斜向隨機(jī)波浪作用于半圓形防波堤單位堤長(zhǎng)上的波浪力[A];第十八屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)文集[C];2004年

9 楊艷增;陳兵;;作用于大圓筒結(jié)構(gòu)上的波浪力數(shù)值模擬[A];第十二屆中國(guó)海岸工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2005年

10 吳非;侯金林;于春潔;;深水樁自由站立分析中的波浪動(dòng)力響應(yīng)問題[A];2013年中國(guó)海洋工程技術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 梁杰;大連理工一科研成果提高我國(guó)防波堤規(guī)范水平[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 方慶賀;近海橋梁上部結(jié)構(gòu)波浪作用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 肖圣超;海嘯數(shù)值模擬及其對(duì)近岸橋梁上部結(jié)構(gòu)波浪力研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

3 溫鴻杰;非線性波浪與可滲結(jié)構(gòu)相互作用的SPH模型[D];大連理工大學(xué);2016年

4 金瑞佳;深海平臺(tái)大幅慢漂運(yùn)動(dòng)的兩次展開求解方法[D];大連理工大學(xué);2017年

5 孫亮;不規(guī)則頻率的消除及其在波浪與結(jié)構(gòu)物作用的高頻和多物體干涉問題中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2009年

6 韓凌;應(yīng)用時(shí)域格林函數(shù)方法模擬有限水深中波浪對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用[D];大連理工大學(xué);2005年

7 王虎;波浪作用下黃河三角洲海床失穩(wěn)機(jī)制與評(píng)價(jià)方法[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年

8 石永芳;波浪輸運(yùn)過程對(duì)海溫異常的影響[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年

9 劉潔;波浪作用下底泥特性及其質(zhì)量輸移研究[D];天津大學(xué);2015年

10 黃明漢;波浪中多物體耦合作用簡(jiǎn)單高效計(jì)算方法[D];大連理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張炎圣;超高車輛—橋梁上部結(jié)構(gòu)碰撞：機(jī)理分析與荷載計(jì)算[D];清華大學(xué);2009年

2 王呈濤;船撞橋梁上部結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真研究[D];華南理工大學(xué);2013年

3 賈明哲;吉林省高速公路典型橋梁上部結(jié)構(gòu)調(diào)研分析及加固方法研究[D];吉林大學(xué);2015年

4 楊欣然;常用跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];河北工業(yè)大學(xué);2004年

5 何振族;海上墩臺(tái)受波浪力影響分析[D];華南理工大學(xué);2015年

6 夏乾;削角沉箱防波堤波浪力的動(dòng)力特性分析[D];河北大學(xué);2015年

7 王立婷;波浪力與冰載對(duì)海上平臺(tái)樁體作用分析[D];燕山大學(xué);2015年

8 蘇曉佳;1/4圓弧防波堤波浪力計(jì)算及穩(wěn)定性分析[D];河北大學(xué);2015年

9 陳洵;跨海橋梁高架橋墩風(fēng)浪耦合作用試驗(yàn)及波浪力研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

10 尚玉超;兩層流中波浪與二維結(jié)構(gòu)相互作用的頻域模擬[D];大連理工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1396539