本文選題：線性波 + Stokes波��； 參考：《重慶交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著海洋工程的不斷發(fā)展,單樁結(jié)構(gòu)以其“工藝簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、造價(jià)合理”等各種優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于海上風(fēng)機(jī)、潮汐發(fā)電、船舶靠泊以及浮式結(jié)構(gòu)物的錨固等各類港口及海岸工程中。對(duì)于海中的孤立樁柱結(jié)構(gòu),波浪是一類重要的動(dòng)力因素,往往會(huì)在樁柱構(gòu)件上產(chǎn)生較大的內(nèi)力及位移,因此,研究波浪對(duì)樁柱的動(dòng)力作用具有重要的意義。本文針對(duì)單自由度的孤立樁柱系統(tǒng),分別應(yīng)用線性波理論、二階、三階及五階Stokes波理論對(duì)五種工況進(jìn)行了動(dòng)力分析譜運(yùn)算,分析了波高、周期、水深、潮流及海浪譜的變化對(duì)波浪動(dòng)力譜運(yùn)算產(chǎn)生的影響,并對(duì)比了不同波浪理論結(jié)果之間的差異性隨上述因素變化的規(guī)律,得出主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)波高、周期、水深的變化均對(duì)動(dòng)力譜計(jì)算產(chǎn)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(dāng)周期和水深變化時(shí),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(dòng)固有頻率發(fā)生了變化進(jìn)而導(dǎo)致頻率響應(yīng)函數(shù)改變,因此亦產(chǎn)生較大的響應(yīng)。二階、三階、五階波理論與線性波理論間結(jié)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(jié)果始終處于二階和三階結(jié)果之間,且不同波浪理論的計(jì)算結(jié)果在波高較大、周期相對(duì)較小及水深較深時(shí)有較大差異性,明顯此時(shí)繼續(xù)用線性波代替非線性波進(jìn)行工程計(jì)算不合理。(2)當(dāng)樁徑變化時(shí),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(yīng)均方值在樁徑的合理變化范圍內(nèi)往往會(huì)出現(xiàn)一段最優(yōu)區(qū)間,在該區(qū)間內(nèi),響應(yīng)均方值變化平穩(wěn)且值相對(duì)較小。潮流主要影響荷載中的波阻力及阻力矩,在流速相對(duì)較大時(shí)對(duì)阻力荷載有明顯的放大。同時(shí),不同的海浪譜的選取亦會(huì)對(duì)譜動(dòng)力計(jì)算產(chǎn)生較大影響,實(shí)際工程中應(yīng)結(jié)合地域特性和外部條件合理選擇計(jì)算用的海浪譜具體形式。因此,在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮以上各種影響因素,根據(jù)設(shè)計(jì)條件合理的選用適當(dāng)?shù)牟ɡ死碚搧磉M(jìn)行工程計(jì)算,在不同波浪理論計(jì)算結(jié)果差異較大段,基于五階波理論的動(dòng)力計(jì)算結(jié)果往往既能提高精度又不至于使計(jì)算結(jié)果偏大過于保守或偏小而提高風(fēng)險(xiǎn),該種情況建議選擇五階波理論計(jì)算。
[Abstract]:With the continuous development of marine engineering, single pile structure has been widely used in offshore fan and tidal power generation because of its advantages of "simple technology, strong applicability, reasonable cost" and so on.Ship berthing and floating structure Anchorage and other port and coastal engineering.For isolated pile-column structures in the sea, wave is a kind of important dynamic factor, which often produces large internal forces and displacements on pile-column members. Therefore, it is of great significance to study the dynamic effect of waves on pile-column.In this paper, the linear wave theory, the second order, the third order and the fifth order Stokes wave theory are used to calculate the dynamic spectrum of the isolated pile-column system with single degree of freedom, and the wave height, period and water depth are analyzed.The influence of the variation of tidal current and wave spectrum on the wave dynamic spectrum operation is compared, and the law of the difference between the different wave theory results with the above factors is compared. The main contents and conclusions are as follows: 1) wave height and period.The variation of water depth has a great influence on the calculation of dynamic spectrum. The variation of spectral mean square caused by the variation of wave height is the largest, followed by the period, and finally the water depth.When the period and water depth change, although the mean square value of load spectrum is not enlarged obviously, the frequency response function is changed due to the change of external load center frequency and vibration natural frequency.The difference between the second-order, third-order and fifth-order wave theory and the linear wave theory is always satisfied with the variation of wave height, period and water depth: the difference between the second-order wave theory and the linear wave theory is slight but not obvious.The difference between the theory of third-order wave and linear wave is greatest, the result of five-order wave is always between second-order and third-order, and the results of different wave theory are quite different when the wave height is large, the period is relatively small and the water depth is deeper.It is obvious that the linear wave is used instead of the nonlinear wave to carry out the engineering calculation. 2) when the diameter of the pile changes, the external wave load and the inherent properties of the pile itself both change with the change of the diameter of the pile.In the range of reasonable variation of pile diameter, the response mean square value often appears an optimal interval, in which the response mean square value changes steadily and the value is relatively small.The tidal current mainly affects the wave resistance and the resistance moment in the load, and when the velocity is relatively large, the resistance load is obviously enlarged.At the same time, the selection of different wave spectrum will also have a great impact on the spectrum dynamic calculation. In practical engineering, the specific form of wave spectrum should be reasonably selected according to the regional characteristics and external conditions.Therefore, the above factors should be considered comprehensively in the engineering design. According to the design conditions, the appropriate wave theory should be selected to carry out the engineering calculation.The dynamic calculation results based on the fifth order wave theory can not only improve the accuracy but also not cause the calculation results to be too conservative or small to raise the risk. In this case, it is suggested that the fifth order wave theory be chosen for calculation.
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P75;TV139.2

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本文編號(hào)：1752495