波浪作用力公式介绍
五、浪压力水面在风作用下,形成波浪而产生压力,称浪压力。 1.波浪 ...
浙江水利水电专科学校水利工程系
围岩的压力系数、弹性抗力系数表：
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八、风荷载及雪荷载
各种水工建筑物受到自然界风、雪的作用称为风荷载、雪 荷载。对渡槽、进水塔、启闭机房等高耸结构，必须计入 风、雪荷载的作用。 1．风荷载 垂直作用于建筑物侧表面上的风荷载标准值可按下式计算。 风荷载作用分项系数采用1.3。
在什么情况下可考虑弹性抗力？
①围岩厚度大于隧洞开挖直径的3倍。 ②洞周没有不利的滑动面，在内水压力 作用下不致 产生滑动和抬动。 ③衬砌和围岩的空隙，必须回填结实。 ④围岩厚度大于内水压力水头的0.4倍
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弹性抗力的计算： 假定岩石为理想弹性体，按文克尔假定，认为岩石的弹性 抗力P0与衬砌的变位成正比，即： P0 = Kδ 式中： K—弹力抗力系数，K表示能够阻止面积为1cm2的衬砌 变位1cm所需的力，如果P的单位式KN/ cm3，则K的单位KN/cm2。 当开挖半径为100时的弹抗系数k0 且：k=100k0/re δ —围岩受力面的法向位移，cm .
1
1
gD 2 v 式中：当 o =250-1000时 ，为频率10%波高h10% 。
=20-250时 ，为频率5%的波高h5% 。
波浪受风速等影响，波浪参数并非定值。不同波高所对应的超值 累积频率为P%的数值不同。在I、II、III级建筑物的设计中， 宜用合适的超值累积频率为P%的波高hp计算波浪压力。累积 频率波高hp与平均波高hm的关系可按表2-3进行换算。
1）对滨海地区、平原水闸等用莆田公式
2 0.45 ghm gH m 0.7 0.0018 ( gD / vo ) 0.13th 0.7( 2 ) th 2 2 0.7 vo v 0 . 13 th 0 . 7 ( gH / v o m o)
波浪力计算公式
波浪力计算公式波浪力是描述海浪对海岸或其他结构物的冲击力的物理量。
它是指海浪作用于单位长度海岸线或结构物上的力量。
波浪力的计算公式可以使用斯托克斯公式来表示。
斯托克斯公式是描述波浪力计算的经典公式，它基于假设波浪是理想的正弦波。
根据斯托克斯公式，波浪力可以表示为：F = 0.5 * ρ * g * H^2 * L其中，F是波浪力，ρ是水的密度，g是重力加速度，H是波高，L 是波长。
波浪力的计算公式可以帮助我们了解海浪对海岸线或其他结构物的冲击程度。
通过计算波浪力，我们可以评估海岸线的稳定性，预测海岸侵蚀的风险，设计合适的防护工程等。
在海岸工程中，波浪力的计算是一个重要的任务。
通过对波浪力的计算，可以确定合适的海岸保护结构的尺寸和类型。
根据波浪力的大小，我们可以选择适当的海岸防护工程，如堤防、防波堤、海堤等，以减轻海浪对海岸的冲击。
除了海岸工程，波浪力的计算在海洋工程和海洋能利用领域也具有重要意义。
在海洋工程中，波浪力的计算可以用于设计海上平台、船舶和海洋结构物的稳定性。
在海洋能利用领域，波浪力的计算可以用于评估波浪能量的潜力和设计波浪能发电设备。
波浪力的计算公式是基于理想的正弦波假设。
然而，在实际情况中，海浪往往是复杂的，包含多种频率和方向的波浪成分。
因此，在实际应用中，需要考虑更复杂的波浪模型和数值方法来计算波浪力。
波浪力的计算公式是描述海浪对海岸线或其他结构物冲击力的重要工具。
它可以帮助我们评估海岸侵蚀的风险，设计合适的海岸防护工程，以及评估海洋工程和海洋能利用的可行性。
通过深入研究波浪力的计算公式，我们可以更好地理解海洋与人类活动的相互作用，保护海岸环境，促进可持续发展。
波浪力计算公式
波浪力计算公式引言：在海洋工程中，波浪力是一个重要的参数，用于估计波浪对结构物的作用力。
波浪力的计算可以通过波浪力计算公式来实现。
本文将介绍波浪力计算公式的原理和应用，并探讨波浪力计算的相关问题。
一、波浪力计算公式的原理波浪力计算公式是根据波浪理论和结构动力学原理推导出来的。
其基本原理是根据波浪的特性和结构物的几何形状，通过计算波浪作用下的压力和力矩，进而得到波浪力的大小和方向。
二、常用的波浪力计算公式1. Morison公式：Morison公式是最常用的波浪力计算公式之一，适用于波浪作用下的柱状结构物。
该公式基于马克思-赫茨伯格(Morison)定律，考虑了波浪作用下的惯性力和阻力。
其表达式为：F = 0.5 * ρ * Cd * A * (dV/dt) + ρ * Cp * A * V * |V|其中，F为波浪力，ρ为水的密度，Cd和Cp分别为阻力系数和惯性系数，A为结构物的横截面积，V为波浪速度，dV/dt为波浪加速度。
2. Goda公式：Goda公式是一种改进的波浪力计算公式，适用于不规则波浪作用下的结构物。
该公式考虑了波浪的频率谱和结构物的响应特性，能更准确地估计波浪力。
其表达式为：F = ∫∫ (0.5 * ρ * Hs * g * S(f) * A * R(f)^2 * |H(f)|^2 * cos(θ))^0.5 df dθ其中，F为波浪力，ρ为水的密度，Hs为波浪高度，g为重力加速度，S(f)为波浪频率谱密度函数，A为结构物的横截面积，R(f)为结构物的响应函数，H(f)为波浪高度频谱密度函数，θ为波浪方向。
三、波浪力计算的应用波浪力计算公式广泛应用于海洋工程中的结构设计和安全评估。
通过计算波浪力，可以评估结构物的稳定性和安全性，为结构物的设计和施工提供依据。
例如，在海上风电场中，需要计算波浪力来评估风机基础的稳定性；在海岸工程中，需要计算波浪力来评估海堤的稳定性。
四、波浪力计算的相关问题1. 如何确定阻力系数和惯性系数？阻力系数和惯性系数是波浪力计算公式中的重要参数，可以通过试验或数值模拟来确定。
第五章 海浪
第五章海浪§5— 1 海浪的类型一.海浪要素 海浪．．是发生在海洋中的一 种波动现象,又称波浪 海浪要素：周期： T= λ/c 频率．．f=1/T 波陡δ：δ=波高/波长深水中δ≯1/7，波峰线：通过波峰且垂直于波浪传播方向 波向线：垂直于波峰线平均波高：如有一段连续波高记录分别为1H 、2H …n H ，则此段时间的平均波高等于：()n12n i i=111H H H H H n n =+++=∑L 部分大波波高(p H )在某一次观测或一列波高系列中，按大小将所有波高排列起来，并就最高的P 个波的波高计算平均值，称为该P 部分大波的波高。
例如共观测1000个波，最高的前10个、100个和333个波的平均值，分别以符号1100H 、110H 和13H 表示。
部分大波平均波高反映出海浪的显著部分或特别显著部分的状态。
习惯上将13H称为有效波高（或称有义波高）。
最大波高maxH：指某次观测中，实际出现的最大的一个波高。
各种波高间的换算111100103H H H2.663, 2.032,1.598H H H===111100100101111033H H H1.311,1.666,1.272H H H===二.海浪运动机理深水：水质点以近似于圆形的轨道作圆周运动运动半径：随着水深的增加而减小h=λ/2时;r↓→4% r0（r0=a）浅水：（h＜λ/20）运动波及海底。
三.海浪的分类1.按海水深度分深度深: 表面波（深水波）：h↑→r↓深度浅: 长波（浅水波h＜λ/20）运动波及海底。
2.按周期分3.按生成原因分：．．．．．．．风浪、潮波、海啸4.按受力情况分：自由波：涌浪受迫波：潮波5.按波形前进与否分：进行波；驻波。
6.按边界条件分①微小振幅波H/λ很小，H可忽略所有运动方程式都是线性的。
②有限振幅波：H不可忽略a.斯托克斯波有“质量运移”b.孤立波H/λ＜1/10; 运动集中在波峰附近c.摆线波7.内波§5—2 海浪的形成一.海浪形成假说(1)形成毛细波(2)风以法向压力形式给波浪传递能量(3)空气小涡流加强了水质点的运动(4) 波长较短的波由风取得能量转给波长较长的波二、海浪的消衰1.分子粘滞性消耗的能量2.涡动消耗能量3.空气的阻力4.海底摩擦5.波浪破碎三.海浪的状态1.海浪三要素风速：大于0风时：状态相同的风作用的时间风区：状态相同的风作用的海区风大不一定浪大．．．．．．．2.定常状态风区一定，海浪达最大；风区增加，海浪高度增加；风区是限制因素。
波浪力计算公式
波浪力计算公式引言：波浪力是指波浪对于物体施加的力量，它是海洋工程中一个重要的参数。
通过对波浪力进行准确的计算，可以帮助我们设计和构建海洋结构物，预测其受力情况，从而确保结构的安全性和稳定性。
本文将介绍波浪力的计算公式及其应用。
一、波浪力的定义波浪力是波浪作用在物体上的力量，它的大小与波浪的高度、周期、波浪传播方向以及物体的形状和尺寸等因素有关。
波浪力的计算是海洋工程中的一个重要问题，也是一项挑战性的任务。
二、波浪力的计算公式波浪力的计算公式可以用以下公式表示：F = 0.5 * ρ * g * H^2 * L其中，F为波浪力，ρ为水的密度，g为重力加速度，H为波浪高度，L为波长。
三、波浪力的应用波浪力的计算在海洋工程中有着广泛的应用。
例如，在设计海洋平台、堤坝、海底管道等结构物时，需要考虑波浪对这些结构物施加的力量。
通过使用波浪力计算公式，可以预测结构物在不同波浪条件下的受力情况，从而指导工程设计和施工过程。
在海洋工程中，波浪力的计算还可以用于预测海洋结构物的疲劳寿命。
由于波浪力是结构物受力的主要因素之一，通过对波浪力进行准确的计算，可以评估结构物的疲劳损伤程度，为结构物的维护和修复提供依据。
波浪力的计算还可以应用于海洋能利用领域。
波浪能和潮汐能是海洋能资源中的两个重要组成部分。
通过准确计算波浪力，可以评估波浪能装置的性能和效益，为海洋能的开发和利用提供科学依据。
四、波浪力计算的挑战和改进尽管波浪力的计算公式已经相对成熟，但在实际应用中仍然存在一些挑战。
例如，波浪力的计算需要准确测量波浪的高度、周期和波长等参数，这对于海洋工程来说是一项技术难题。
另外，波浪力的计算还需要考虑波浪与结构物之间的相互作用，这也增加了计算的复杂性。
为了解决这些问题，研究人员正在不断改进波浪力的计算方法。
一方面，他们致力于改进波浪参数的测量技术，例如利用遥感技术和数值模拟方法来获取更准确的波浪参数。
另一方面，他们还在研究波浪与结构物之间的相互作用机理，以提高波浪力计算的准确性。
风、水流和波浪对浮体产生的作用力3p
ds /
图 3-1 系数 χ 值的曲线图 表1-3.1 系数 τ1
1 0.73 2 0.5 3 0.42 ≥4 0.4
l /
系数 τ1
≤0.5 1
ds / 0 . 6 / 20
0 . 0 3 3-1， 取 χ=0.85。 ，根据图
Fx 0.59 27 1.552 38.27kN
Fy 0.59 4.2 1.552 5.95kN
（3）波浪对浮体的作用力 波浪对浮体的横向分力和纵向分力按以下公式计算：
Qx 1 ghAx
Qy ghAy
式中：Qx、Qy—趸船计算波浪力的横向分力和纵向分力(kN)； χ—系数，按图 3-1 取用，图中 ds 为浮趸吃水，ds=0.6m； τ1—系数，按表 1-3.6 取用，表中 αl 为浮体水下部分纵向轮廓的最大水平尺 寸（m） ，取 αl=45m； h—取 H5%波高，h=1.3m；
风、水流和波浪对浮趸的作用力计算结果见表 1-3.7。
表1-3.2
设计荷载 风荷载 水流力 波浪力 ∑
风、水流和波浪对浮趸作用力计算结果
横向分力（kN） 24.0 38.27 146.79 209.06 纵向分力（kN） 2.5 5.95 22.83 31.28
在风、水流和波浪作用下，趸船对靠船桩簇的挤靠力按下式确定：
l / 48.6 / 20 2.25 ，根据表 1-3.6，取 τ1=0.48。
作用在趸船上的计算波浪力：
Qx τ 1 ghAx 0.85 0.48 1.025 9.8 1.3 27 146.79kN
Qy ghAy 0.85 1.025 9.8 1.3 4.2 22.83kN
波浪力学第五章_大尺度结构物上的波浪力
Froude-Krylov假定：
F = CFK
C = F = FK + Fd
FK
FK
王 树
• C——绕射系数
青
第中 五章 大尺度结构物上的波浪力
5.1 线性绕射问题
国
海
洋 大
{ 5.1.2 绕射系数和质量系数
学
海
洋
工 程 系
对尺度较小（D/L<0.2)结构物，忽略绕射效应，
海 洋 工 程
C
5.1 线性绕射问题
国
海
洋 大
{ 5.1.1 线性绕射问题的基本方程和边界条件
学
海
洋
工 程 系
求解得到以复数形式表示的绕射波速度势；
将其与己知的入射波速度势线性迭加，可得到扰动后 波动场内任一点总速度势。
海
应用线性化的伯努利方程便可得到结构物表面上的波
洋
工 程
压强分布。
波
浪 力
若不计静压强pgz，则结构物表面上各点的波压强为:
浪
力
学
∑ =
ρgH 2
chkz chkd{[A0a
+
∞
2
m=0
(−1)m
([A2ma
cos2mθ
+
A(2m−1)b
cos(2m
−1)θ)]cosωt
∞
∑ +[A0b + 2 (−1)m([A2mb cos2mθ− A(2m−1)a cos(2m−1)θ)]sinωt} m=0
王 树 青
第中 五章 大尺度结构物上的波浪力
zc2adxo第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋52大直径直立圆柱上的波浪力521maccamy?fuchs公式大学海洋工?程系?海洋工程波浪力学王树青入射波速度势?ighchkzikx?ti2chkde柱坐标系速度势eikxeikrcoscoskrcosisinkrcosghchkzi?i2chkdmjmkrcoszme?itm0c2adxo第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋大学海洋工程系海洋工程波浪力学王树青52大直径直立圆柱上的波浪力521maccamy?fuchs公式?散射波速度势yrx?s1?s1?s?s02222r?rr??r?z222ghchkz?itzs?imbmhmkrcosme2chkdm0chmkrjmkriymkr2adxo第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋大学海洋工52大直径直立圆柱上的波浪力521maccamy?fuchs公式?总速度势程系海洋工程波浪力学王树青ghchkzchkdi?imjmkrcosme?it2m0?ighchkzs?it2chkdmbmhmkrcosmem0xyztixyztsxyzt?ighchkz2chkdmjmkrcosmm0mbmhmkrcosme?itm0第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋大学海洋工程系海洋工程波浪力学王树青52大直径直立圆柱上的波浪力521maccamy?fuchs公式?总速度势ghchkz?imjmkrcosm2chkdm0m0mbmhmkrcosme?it?确定系数bm柱面边界条件urra???i?s???0?rra??r?r?rakajmbm?kahmkrjmghchkz?it?imjmkr?hmkrcosmekr2chkdm0hm第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋大学海洋工程系海洋工程波浪力学王树青52大直径直立圆柱上的波浪力yrx521maccamy?fuchs公式?柱面压强?p??trakajmghchkz?itmjmka?hmkacosmeka2chkdm0hmghchkzma0a2?1a2macos2ma2m?1bcos2m?1cost2chkdm0a0b2?1a2mbcos2m?a2m?1acos2m?1sintmm0第五章大尺度结构物上的波浪力中国海洋52大直径直立圆柱上的波浪力521maccamy?fuchs公式大学海洋工?程系海洋工程波浪力学王树青任意高度z处顺波向的水平波力yrf2hy?0pasina
波浪激励力的表达式
波浪激励力的表达式
【原创版】
目录
1.波浪激励力的概念
2.波浪激励力的表达式推导
3.波浪激励力的应用
正文
一、波浪激励力的概念
波浪激励力，是指在海洋工程、船舶工程等领域中，用于描述波浪对物体作用力的一种力。
在实际应用中，波浪激励力会导致结构物的振动和疲劳损伤，因此研究波浪激励力具有重要意义。
二、波浪激励力的表达式推导
波浪激励力的表达式通常由波浪的统计特性和物体的运动特性共同
决定。
根据线性波浪理论，波浪激励力可以表示为：
F = ∫ρg(t) * ∫(u/t) * cos(k * x - ω * t) dk dt
其中，F 表示波浪激励力，ρ表示水的密度，g(t) 表示波浪的加速度，u 表示物体的位移，k 表示波浪的波数，ω表示波浪的角频率，t 表示时间。
三、波浪激励力的应用
波浪激励力的表达式在海洋工程、船舶工程等领域具有广泛的应用。
例如，在设计海上平台时，需要根据波浪激励力计算结果，选择合适的抗风浪措施，以保证平台的稳定性和安全性。
此外，波浪激励力计算结果还可以用于评估船舶在波浪中的航行性能和结构强度。
第1页共1页。
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说明： 说明：单坡上的波压力计算方法是根据原 苏联国家建设委员会在1986 1986年颁布的建筑 苏联国家建设委员会在1986年颁布的建筑 标准与规范《波浪、 标准与规范《波浪、冰凌和船舶对水工建 筑物的荷载与作用》CНИП.2.06.04筑物的荷载与作用》CНИП.2.06.04-82 中计算规则波波压力的方法， 中计算规则波波压力的方法，其由试验计 算求得，并通过原型实测资料验证。 算求得，并通过原型实测资料验证。可用 于计算不规则波对单坡堤混凝土护面上的 波压力。 波压力。
波浪作用力计算公式 简 介
G.1 直立式护面
G.1.1
T g / d <8, d < 2H,i ≤1/10或 g / d ≥8 d <1.8H,i ≤1/10 T ，
时，直立式海堤护面上波浪作用力可按下确 波峰作用下： 定。波峰作用下：
静 静 静
d＜ 2H p s
s 0.7p
H /2
H
i
p=(0.5～ p 0.6) s d
ps =γK1K2H
静水面以上、以下的波浪压力强度按《规范》 静水面以上、以下的波浪压力强度按《规范》 有关规定计算。 有关规定计算。 波谷作用时波浪力计算： 波谷作用时波浪力计算：
静 静 静
d＜ 2H H /2
i
p
b
图G.1.1-2 波谷时的波压力分布图
静水面处波浪压力强度为零； 静水面处波浪压力强度为零； 静水面以下波浪压力强度计算。 静水面以下波浪压力强度计算。
本条适用于在堤前半波长或远处破碎的波 浪对海堤作用力的计算， 浪对海堤作用力的计算，也即是远破波波浪 力的计算； 力的计算；本条采用大连理工大学的远破波 试验公式， 试验公式，因为通过与国内外各种有代表性 的计算方法进行了比较， 的计算方法进行了比较，表明此法考虑的因 素比较全面，能较正确地反映波陡和底坡对 素比较全面， 波力的影响，与实验结果比较符合。 波力的影响，与实验结果比较符合。 墙前为波谷时的远破波作用力计算图式，系 墙前为波谷时的远破波作用力计算图式， 参照日本港口设施技术标准和国内一些实验 成果给出的。 成果给出的。
p2 = k1k2 pγH
3
1 2 4 5
α
图G.2.2 斜坡护面平板的波压力分布图
首先确定：最大波压力 作用点2的垂直坐 首先确定：最大波压力p2作用点 的垂直坐 标z2（m）： ）：
1 z2 = Aห้องสมุดไป่ตู้ 2 1− 2m2 +1 ( A+ B) m
(
)
其次确定各压力转折点离点2的距离及各点 其次确定各压力转折点离点 的距离及各点 的波压力p：可由《规范》有关规定确定。 的波压力 ：可由《规范》有关规定确定。 注意： 即为波浪在斜坡上的爬高， 注意：z3（m）即为波浪在斜坡上的爬高，是 压力零点。 压力零点。
G.2 斜坡式护面
G.2.1 对于斜坡式海堤，当护面层采用混凝 对于斜坡式海堤， 土板时， 土板时，护面板的稳定取决于上下两面波 浪力与浮力的作用。 浪力与浮力的作用。 G.2.2 在1.5≤m≤5.0的条件下，作用在整体 1.5≤m≤5.0的条件下 的条件下， 或装配式平板护面上的波压力分布见下图， 或装配式平板护面上的波压力分布见下图， 最大波压力p (kPa)按下式计算 按下式计算。 最大波压力p2(kPa)按下式计算。
关于波浪越顶对远破波波浪力的影响， 关于波浪越顶对远破波波浪力的影响， 尚无可供实用的研究成果， 尚无可供实用的研究成果，故在条文中未 予规定。若先按不越浪时计算波压力， 予规定。若先按不越浪时计算波压力，然 后减去越顶部分的压力。一般偏于安全。 后减去越顶部分的压力。一般偏于安全。
G.1.2 对于堤前水深 对于堤前水深d≥2HF的直立式海堤， 的直立式海堤， 其作用在护面上的波浪力可参考《 其作用在护面上的波浪力可参考《海港水 文规范》 文规范》（JTJ213-98）有关规定计算。 ）有关规定计算。
b
图G.1.1-1 波压力分布图 G.1.1-
注意：本条中的波高 均是指 均是指H 频率F的 注意：本条中的波高H均是指 F，频率 的 取值由表6.1.3确定。 确定。 取值由表 确定 1. 静水面以上高度H处的波压力为零。 静水面以上高度H处的波压力为零。 2. 静水面处的波浪压力强度为： 静水面处的波浪压力强度为：
G.2.3 作用于如下图的斜坡式海堤顶部胸墙 上的波浪力，当无因次参数ξ 上的波浪力，当无因次参数ξ≤ξb时，可按下 列公式计算。 列公式计算。 本条公式介绍了波峰作用时胸墙上平均压力 强度、胸墙上的波压力分布高度、单位长度 强度、胸墙上的波压力分布高度、 胸墙上的总波浪力、 胸墙上的总波浪力、胸墙底面上的波浪浮托 力的计算公式。 力的计算公式。
p
Z d1 + d1
) 负 (负
Z 静 静 静 d
胸 胸 P u b
图G.2.3-1 胸墙波压力图 G.2.3-
注意：本条中的波高 均是指 均是指H 频率F的 注意：本条中的波高H均是指 F，频率 的 取值由表6.1.3确定。 确定。 取值由表 确定