【摘要】： 在港口、海岸及近海工程中,波浪作用下的海床和結(jié)構(gòu)物響應(yīng)是涉及海床本身和建筑物穩(wěn)定性的重要研究課題。建立波浪與海床、波浪與結(jié)構(gòu)物以及波浪與海床和結(jié)構(gòu)物的耦合作用模型是研究上述課題的重要途徑。為此,本文建立了波浪與海床、結(jié)構(gòu)物耦合作用的數(shù)值模型,研究了波浪作用下海床響應(yīng)、波浪作用下結(jié)構(gòu)物響應(yīng)以及波浪作用下的海床和結(jié)構(gòu)物響應(yīng)。論文的具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下: (1)建立了基于準(zhǔn)樣條元的二維邊界元法數(shù)值波浪水槽,數(shù)值模擬結(jié)果和孤立波、橢圓余弦波、正弦波的理論解比較表明,本文建立的二維波浪水槽具有較高的精度,可以很好地模擬各種波浪。 (2)采用有限元法建立了波浪作用下海床動(dòng)力響應(yīng)的二維模型,通過(guò)數(shù)值求解Biot固結(jié)方程來(lái)模擬波浪作用下,海床孔隙水壓力的變化。通過(guò)數(shù)值解和實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及解析解的比較,驗(yàn)證了模型的可靠性,表明模型可以用于波浪作用下海床響應(yīng)的模擬。 (3)通過(guò)數(shù)值波浪水槽和海床響應(yīng)模型的邊界耦合,建立了波浪與海床相互作用的耦合模型。模型計(jì)算結(jié)果表明,對(duì)于粗砂以下的海床,耦合影響不大。利用所建立的模型分析了直立堤前的海床響應(yīng),計(jì)算結(jié)果表明直立堤前的液化區(qū)域是固定的,在此基礎(chǔ)上提出了防止液化的方法。另外,論文還根據(jù)波浪作用下飽和海床響應(yīng)的解析解提出了液化最大深度的計(jì)算公式。 (4)為了研究極端海況下的海床響應(yīng),在數(shù)值波浪水槽中模擬了畸形波的傳播并通過(guò)波浪場(chǎng)和海床耦合模型計(jì)算了畸形波作用下有、無(wú)直立堤時(shí)的海床響應(yīng)。在畸形波出現(xiàn)時(shí),海床更容易發(fā)生液化,尤其是在直立堤的堤腳處,液化范圍可以達(dá)到幾十米,對(duì)結(jié)構(gòu)物安全構(gòu)成較大威脅。 (5)建立了波浪與結(jié)構(gòu)物相互作用的完全耦合模型,研究了波浪和板樁類(lèi)結(jié)構(gòu)物的相互作用,當(dāng)板樁結(jié)構(gòu)物的彈性模量或厚度減小時(shí),結(jié)構(gòu)的響應(yīng)增大,而且結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)高于波浪頻率的高頻振動(dòng)。在考慮板樁結(jié)構(gòu)物后側(cè)波浪場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)物響應(yīng)的影響時(shí),結(jié)構(gòu)的位移減小,但是在結(jié)構(gòu)響應(yīng)很小時(shí),板后波浪場(chǎng)的影響可以忽略。 (6)分析了考慮地基變形影響時(shí)畸形波作用下的結(jié)構(gòu)物響應(yīng),在大部分情況下,沉箱的位移很小,基本不會(huì)發(fā)生傾覆破壞,但是板樁結(jié)構(gòu)在畸形波的作用下位移很大,可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。
【圖文】：

多孔-彈性介質(zhì)計(jì)算模型應(yīng)用范圍
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類(lèi)號(hào)】：TV139.26;P753

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 任文淵;近海風(fēng)電基礎(chǔ)流固耦合三維動(dòng)力響應(yīng)分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：2668252