【摘要】：深水橋墩長(zhǎng)期承受著波浪的直接威脅,尤其是在極端惡劣的波浪作用下,波浪劇烈的沖擊力可能直接導(dǎo)致橋梁坍塌破壞。同時(shí),隨著水深增加,橋墩的自振頻率減小并接近波浪入射頻率,橋墩容易被波浪所激發(fā),引起共振響應(yīng),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物嚴(yán)重破壞,造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。本論文通過數(shù)值模擬方法,基于波浪理論,開展波浪對(duì)水深橋墩動(dòng)力響應(yīng)課題研究,對(duì)深水橋梁工程設(shè)計(jì)和工程建設(shè)有著重要理論指導(dǎo)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本論文主要工作如下：1.論述了論文的研究意義,介紹了國(guó)內(nèi)外針對(duì)深水結(jié)構(gòu)物波浪力計(jì)算的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展,歸納了相關(guān)的波浪理論及其數(shù)值模擬方法。2.利用MATLAB軟件,實(shí)現(xiàn)波浪波面升高時(shí)程模擬以及小直徑墩柱、大直徑墩柱的波浪力計(jì)算,并分析其影響因素。使用ADINA軟件進(jìn)行了波浪傳播的二維分析,探究了如何盡量減小波浪傳播過程中波高衰減的方法,并對(duì)造波速度、水深與波浪元素的關(guān)系進(jìn)行了研究。3.建立實(shí)例橋梁的橋墩及整橋模型,通過ANSYS軟件對(duì)其進(jìn)行自振特性的分析,得到橋墩與整橋模型的固有頻率及模態(tài)振型。經(jīng)過公式推導(dǎo),計(jì)算橋墩及整橋模型在波浪載荷下的動(dòng)力響應(yīng),分別從時(shí)域和頻域?qū)τ?jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。4.分析了水流對(duì)圓形墩柱的作用,介紹了橋墩繞流與渦激振動(dòng)現(xiàn)象；基于ADINA軟件,分別從二維和三維的角度完成對(duì)圓形墩柱的繞流模擬仿真,分析了流速、水深等因素對(duì)墩柱繞流動(dòng)力響應(yīng)的影響,并模擬分析了群樁效應(yīng)。5.建立圓形墩柱、實(shí)例橋墩模型,完成了單獨(dú)波浪、波流聯(lián)合作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)分析,總結(jié)波浪、波流聯(lián)合作用下橋墩的響應(yīng)特點(diǎn)。
【圖文】：

ｇＴ＇逡逑則＝邐通過計(jì)算，，縱坐標(biāo)）與Ｉ邋（橫坐標(biāo)）的關(guān)系曲線如圖２－４所示。逡逑４．邋５邋ｒ逡逑４邋－邐Ｚ逡逑３．邋５邐－逡逑２．邋５邐－邐NB；＾？逡逑ｋｈ逡逑２邐“邐邐淺水區(qū)逡逑—邐邐邐邐；籠水區(qū)逡逑�！斑娺娪邢匏铄义希卞义希埃澹颠姡澹阱义希堰姡踢姡蛇姡檫姡蛇姡檫姡翦暹娺姡慑义希斑姡埃澹埃策姡埃澹埃催姡埃澹埃哆姡埃澹埃高姡埃澹边姡埃澹保插义希瑁纾裕�。逡逑圖２＿４關(guān)系曲線圖逡逑通過對(duì)速度勢(shì)表達(dá)式（２－４２）偏導(dǎo)，可以得到近似速度場(chǎng)：逡逑５０邋．邋ｃｈｋ（ｚ邋＋邋ｈ）邋，７邋、逡逑ｕ邋＝——＝Ａｗ邐－ｃｏｓ（ｆｃｃ邋－邋ｗｔ）逡逑ｄｘ邐ｓｈｋｈ逡逑ｖ邋＝邋—邋＝邋Ａｗ邋j#ｚ邋＋邋ｈ）邋ｓｉｎ（ｔ邋＿邐（２－４６）逡逑ｄｚ邋ｓｈｋｈ逡逑水質(zhì)點(diǎn)的水平加速度為：逡逑ｄｕ邋２ｎ＾Ｈ邋ｃｈｋｚ邋．逡逑＝—＝——ｒ邐ｓｉｎ（ｆｃｃ邋－邋ｗｔ）邐（２－４７）逡逑文邋ｄｔ邐ｓｈｋｈ逡逑

＋；０，ｂ“焉：ｈ＞＞。由式可知，流體質(zhì)點(diǎn)軌跡為橢圓往復(fù)運(yùn)動(dòng)，逡逑ｓｈｋｈ邐ｓｈｋｈ逡逑在水面處Ｚ＞邋＝」，ａ邋＝邋０，在水底處ａ邋＝」，６邋＝邋０。圖２－５表征了不同水深下水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，逡逑由圖可見，淺水波水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡最為扁平；隨水深增加，其圓形運(yùn)動(dòng)軌跡半徑呈逡逑現(xiàn)指數(shù)衰減，波浪動(dòng)能傳遞到靜水面下約半個(gè)波長(zhǎng)處。逡逑賃０邋Ｉ逡逑Ｉ＿Ｉ邋Ｏ邐？逡逑ｊＣ：邐；邐？丨逡逑Ｉ邋Ｉ邐Ｑ邐“逡逑：邐‘邐ｃ：逡逑／／／／／／／／／／／／邋／／／）／／／、／／／／／邋／／／／／／／／／／／／逡逑（ａ）淺水邐（ｂ）有限水深邐（ｃ）深水逡逑圖２－５水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡逡逑２．２．５邋Ｓｔｏｋｅｓ邋波理論逡逑Ｓｔｏｋｅｓ波理論，又稱有限振幅的勢(shì)波理論，是一種典型的非線性波理論，由Ｓｔｏｋｅｓ逡逑
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U443.22;U442.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2572354