随机波浪作用下沉箱式防波堤静动力分析方法研究

论文摘要

沉箱式防波堤的稳定性设计有静力设计方法、动力设计方法。静力设计方法不考虑防波堤的动力特性,在一定的安全系数下满足抗滑和抗倾要求,不允许出现滑移和转动。动力设计方法考虑了防波堤的动力特性,有两种动力设计方法:不允许沉箱出现滑移、摇摆的动力方法和控制防波堤的滑动量和摇摆角的动力方法。随着经济的发展,防波堤逐渐向深水处发展,不同水深条件下防波堤的静力设计方法的适用性及静力方法与动力分析的区别和联系成为亟待解决的课题。本文根据静力设计方法设计出了五种不同水深情况下的沉箱式防波堤。借助于大型有限元分析软件ABAQUS进行不同水深条件下防波堤的数值模拟,验证了质量—阻尼器—弹簧简化模型在不同水深条件下的分析结果的正确性。采用简化模型进行防波堤在随机波浪作用下的动力分析,比较不同水深下防波堤动力分析结果,并结合静力设计方法,总结静力设计和动力分析的不同,研究静力设计的适用性。本文的主要工作内容有下:(1)基于静力分析方法,分别设计出五种不同水深(10m ~30m )条件下的沉箱式防波堤。(2)利用海浪谱生成一定时长的随机波面,并结合改进后的波浪力时程模型生成一定时长的随机波浪力过程。(3)利用有限元模型进行动力分析,验证了简化模型的正确性。(4)采用质量—阻尼器—弹簧简化模型分析不同水深的防波堤在随机波浪作用下的运动特性。(5)对不同水深下防波堤动力分析与静力分析结果进行了比较,研究了静力设计方法的适用性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 研究现状综述
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 直立堤堤前波浪力分析及波谱理论
• 2.1 直墙式防波堤堤前波浪力分析
• 2.2 蒙塔卡罗方法与随机数
• 2.3 海浪谱基础理论
• 2.4 随机波浪的模拟
• 第三章 防波堤动力模型
• 3.1 防波堤动力简化模型
• 3.2 有限元分析模型
• 第四章 动力参数
• 4.1 质量
• 4.2 地基刚度
• 4.3 阻尼
• 第五章 静力设计与简化模型的有限元验证
• 5.1 防波堤静力设计
• 5.2 不同水深下简化模型的有限元验证
• 5.3 小结
• 第六章 动力分析与静力设计比较
• 6.1 静动力分析
• 6.2 比较分析
• 6.3 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢