離岸透空式結(jié)構(gòu)波浪上托力計(jì)算方法的研究.pdf

1、港口海岸工程中，海浪是作用在建筑物上的外力之一，特別是離岸開(kāi)敝式碼頭和海洋平臺(tái)等結(jié)構(gòu)，在熱帶風(fēng)暴或強(qiáng)烈的季候風(fēng)作用下，波浪對(duì)結(jié)構(gòu)的側(cè)壓力和上托力能對(duì)結(jié)構(gòu)起破壞作用。 微幅波理論和有限振幅波理論假定波浪運(yùn)動(dòng)為勢(shì)運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)出推進(jìn)波的波面方程、波長(zhǎng)、周期和波速等關(guān)系式，以及自由波動(dòng)水體內(nèi)部任一點(diǎn)的波浪壓強(qiáng)公式。拋物型緩坡方程可以數(shù)值模擬波浪從外海傳播到近岸引起的波浪變化。當(dāng)波浪推進(jìn)到透空式結(jié)構(gòu)時(shí)，受結(jié)構(gòu)梁板等構(gòu)件和波面與結(jié)構(gòu)之間封閉區(qū)

2、間空氣壓力等影響，一些學(xué)者的試驗(yàn)表明，直接用波浪壓力公式計(jì)算波浪對(duì)結(jié)構(gòu)的上托力是不可行的。波浪具有隨機(jī)特性，其對(duì)結(jié)構(gòu)的上托力與波浪沖擊角、波面與結(jié)構(gòu)面板的間距、波面與面板的封閉程度、波浪動(dòng)力程度，以及波高、波陡等因素有關(guān)。目前，對(duì)波浪上托力的估算一般通過(guò)試驗(yàn)研究，尚未有一種普遍認(rèn)可的計(jì)算方法。合田良實(shí)、谷本勝利分別對(duì)波浪上托力作了研究，但計(jì)算公式都有其局限性。國(guó)內(nèi)一些學(xué)者也作了研究，在某些方面取得了一定進(jìn)展，周益人等人對(duì)透空式結(jié)構(gòu)波浪上

3、托力作了較科學(xué)的試驗(yàn)研究，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析方法存在問(wèn)題。 對(duì)于離岸透空式結(jié)構(gòu)，本文根據(jù)波浪理論和前人試驗(yàn)資料，認(rèn)為波浪上托力具有沖擊特性，沖擊尖峰作用歷時(shí)很短，并具有隨機(jī)特征，沖擊性壓強(qiáng)是在波面與面板接觸瞬間產(chǎn)生的，隨著波浪向前傳播，產(chǎn)生沖擊性壓強(qiáng)的位置也在前移，原來(lái)受沖擊性壓強(qiáng)作用的位置承受的波壓力迅速減少，但仍有一定的波壓力，其壓強(qiáng)值在一定幅度內(nèi)波動(dòng)；在同一時(shí)刻，面板沿波浪傳播方向的寬度內(nèi)，同時(shí)受兩種類型的波壓力作用：部分受

4、沖擊型壓強(qiáng)作用，部分受大致均布型壓強(qiáng)作用。因此，提出計(jì)算波浪上托力的方法為：不論是單件面板或整個(gè)結(jié)構(gòu)的面板，在其計(jì)算寬度內(nèi)，波浪前峰處寬度b1范圍按沖擊型壓強(qiáng)計(jì)算，其余寬度b2按均布型壓強(qiáng)計(jì)算，總的上托力由這兩部分組成，并提出沖擊型壓強(qiáng)計(jì)算寬度b1為L(zhǎng)/50(L為波長(zhǎng))、均布型壓強(qiáng)計(jì)算寬度b2為x/2(x為波浪與平板接觸面寬度)，b1+b2不得超過(guò)面板實(shí)際寬度。 本文也對(duì)前人推導(dǎo)的幾個(gè)沖擊型壓強(qiáng)計(jì)算公式作了分析比較，認(rèn)為過(guò)達(dá)等人