多向不规则波浪作用下群墩结构上爬高的计算研究
波浪作用下的群桩受力及优化布置
波浪作用下的群桩受力及优化布置黄雯;冯谊武;张海龙【期刊名称】《桥梁建设》【年(卷),期】2016(046)003【摘要】To study the wave forces on the group pile structures and the reasonable arrange‐ment of the structures in the marine environment ,the hydrodynamic model test of a group pile structure was cited as an example and the numerical simulation model of the wave tank and the group piles with elevated pile cap was set up ,using the ANSYS Workbench ,in accordance with the computational fluid dynamicstheory .The influences of changing of the pile spa cing and pile lo‐cations on the forces on the piles were analyzed and the changing laws of the interference coeffi‐cients of the single pile and the group pile resultant force were summed up and the results show that when the perpendicular wave goes upwards ,the wave forces on the different piles are greater than the wave force on the single pile and the influences of the Keulegan‐Carpenter (KC) number on the interference coefficients of the piles are not significant .When the parallel wave goes up‐wards ,t he wave forces on the different piles are less than the wave force on the single pile and the influences among the piles tend to decline with the increase of the pile spacing .The interference coefficients of the piles decrease with the increase of the KC number and the influences of such kind on the rear pilesare more significant .When the group piles are staggeredly arranged in the direc tion of the perpendicular wave ,the interference coefficients of the piles are rather symmetric and when the piles are staggeredly arranged in the direction of the parallel wave ,the interference co‐efficients are even less and the forces on the different piles are more uniform .%为研究海洋环境中群桩结构所受的波浪力及其合理布置方式，以某群桩水动力模型试验为例，按照CFD理论采用ANSYS Workbench建立波浪水槽及高桩承台数值仿真模型，分析桩距、桩位的变化对各桩受力的影响，总结单桩及总力干扰系数的变化规律。
多向地震作用下高层结构抗震性能研究
３ ２ 罕遇地震作用 的时程分析 ． 分别将三 个地 震 波 时程输 入 到结 构计 算模 型 的 基地 ， 按照 ０ ０ ｓ ．５ 积分 步长对 结构 的动力 反应 进行 计
算。不同地震 时程波 、 同输 入方 向条件下 的结 构 响 不 应的最大值 汇总 于表 ２中。计 算结果 表 明 ，１Ｃ ｎ ｏ Ｅ ｅ ｔ ｒ 波引起的结构反应 最显 著 ， ａ 波 引起 的结构最 大 响 ｆ Ｆｔ
定 ， 至少在 建筑 结构 的两个主 轴方 向分 别 计算 水 如“
平地震作用 ” “ 、 应分别计算各抗侧 力构件 方 向的水平 地震作 用 ” “ 计 入 双 向水平 地震 作 用 下 的扭 转 影 、应
将上述地震波的加速度 峰值调整为 ２０ ｍ ｓ。 ２ ｃ ／
３ 计算结果及分析 ３ １ 模态分析结果 ．
响” 。结构遭遇非平行 于结构抗 侧力构 件方 向的水 等 平地 震作用 的验算 在规 范 中未有 明确规定 ， 并且 多 向 地震输入条 件 下结 构 的地震 反应 尚缺少 研究 成 果可 供工程借鉴 。 本 文采 用有限元数值分 析 的方 法 ， 结合 某工 程罕
遇地震作 用下 的时程分 析过程 ， 探讨 平面 不规 则结构
在不 同方向水平地震作用下的结构反应 特征。
１ 工 程 结 构 简 介
频率非常接近 ， 在地震 波这种 随机性很强 的动 力激 振
下结构不可避免地产生 比较显著 的扭转效应 。
表 １ 结构 前 五 阶 固 有周 期
某 高层商 住楼 ， 结构 形式 部 分框 支 剪力 墙 结构 ，
不 同输入方 向条件下 的抗震性能进行 了研究 。计 算结 果显示 ， 罕遇地 震作 用下结 构的动 力响应 和塑性变形 与地 震 波的特性 、 地震波的输 入方 向密切相关 。
不规则波作用下码头结构对波浪上托力的影响
不规则波作用下码头结构对波浪上托力的影响孟艳秋1，2，陈国平1，2，严士常1，2（1.河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室,江苏南京210098;2.河海大学海洋学院,江苏南京210098）摘要：通过模型试验，对开缝板、开孔板、桩帽及靠船构件、桩基等不同码头结构的面板上波浪上托力的影响进行研究。
试验结果表明，不规则波作用下面板开缝结构对波浪上托力有一定影响，开缝比较大时能相应地减小波浪力；桩帽及靠船构件的存在使得超高比较大，波浪难以冲击到面板上时，波浪上托力仍然能保持相当大的值；而面板上开孔结构、码头桩基对波浪上托力没有明确的影响。
据此结果，对工程设计提出相应建议。
关键词：不规则波；码头结构；波浪上托力中图分类号：P731.22；U656.109文献标志码：A文章编号：1004-9592（2009）05-0001-04The Effect of Jetty Structure on Uplift Forces of Irregular WaveMeng Yanqiu 1，2，Chen Guoping 1，2，Yan Shichang 1，2（1.Key Laboratory of Coastal Disaster and Defence Ministry of Education,Nanjing Jiangsu210098,China;2.School of Ocean Engineering,Hohai University,Nanjing Jiangsu 210098,China ）Abstract ：Results from experimental research on the effects of plate with gap behind ，plate with holes ，pile cap and berthing member ，pile foundations on wave -induced uplift loads on deck of jetty are presented.It is demonstrated that there is a clear influence of setting gap between the deck and the shore on loads of irregular rge gap can give rise to the uplift loads decrease.Relatively large uplift loads on superstructure at high air -gap level still can be measured is attributed to the contributions of wave forces on pile cap and berthing member even though for that situation waves can not reach the deck.Opening holes in deck and pile foundations show having little influence on uplift forces.Based on analysis above ，suggestions were proposed as guideline for engineering design.Key words ：irregular wave ；jetty structure ；uplift forces收稿日期：2009-04-16修回日期：2009-07-15基金项目：交通部规范基金资助项目；河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室开放基金资助项目作者简介：孟艳秋（1974-），女，博士研究生，讲师，主要从事港口、海岸及近海工程专业研究。
潜式沉箱-群桩-平台型复合结构波浪力计算的试验研究
于减小上部结构高程 ， 结构整体重量减轻 ， 而使结构趋于轻型化 ， 从 其受力更加合理 ， 对地基的承载力要求
降低 。 与单 纯 的桩基 码 头相 比 ， 复合 结构 中群桩 嵌入 沉 箱 内 ， 对地 基 适应 性增 强 。
尽 管诸 多学 术 及工 程 界专 家 均对 潜 式沉 箱 一 群桩 一 台新 型 复合 结 构应 用 前景 有 乐 观预 期 ， 目前 尚无 平 但
岩 土地 基 ， 点 是 坚 固耐 用 ， 载力 大 ， 体性 好 ， 术成 熟 ， 点是 对 地基 要 求 高 ， 优 承 整 技 缺 码头 前 易形 成立 波 ， 石 砂 料 需求 大 ； 基结 构 包 括 直桩 码 头 结 构 、 桩 一般 斜 桩 结 构 、 管架 结 构 等 Ｅ ， 点是 透 空 码 头 ， 导 优 波浪 反 射 小 ， 泊 稳条 件好 ， 价 低 ， 造 但结 构 承 载 能力 有 限 ， 在硬 质 地基 打 桩施 ＿ 丁困难 。 近年 来 又发 展 了一 些 新型 码 头结 构 ， 比 如 用椭 圆形 沉 箱 取 代 圆形 沉 箱 或方 形 沉 箱 ＿］采用 开孔 沉 箱改 善 码 头 泊稳 条 件 ， 空 高 桩梁 板 码 头上 增 加 ２， 透 挡板 ３等结 构 。 在开 敞 、 开 敞海域 ， 空结 构 码 头是 码 头 结构 发 展 的重要 方 向 ， 求 将 重力 结 构 与桩 基 结 半 透 力
关键词 ： 式沉箱 ； 潜 复合 机 构 ； 浪 力 ； 向 波 浪力 波 垂
中 图分 类 号 ： ５ ．； １． ０ ３ ３２ Ｏ４ １ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ８ ４ （０ １０ — ０ ７ ０ １０ — ４ ３ ２ １ ）２ ０ ７ — ９
目前 ， 国内外 应 用 最 广泛 的开 敞式 同定 码 头结 构 形 式 以重 力 墩式 和 桩 基 结 构 为 主 。 力 墩式 适 用 于 硬 重
波浪作用力计算
计算目的： 计算目的：
对于陡墙式护面结构（防浪墙的稳定）、斜 对于陡墙式护面结构（防浪墙的稳定）、斜 ）、 坡式采用混凝土板护面层进行强度设计时， 坡式采用混凝土板护面层进行强度设计时，需进 行波浪作用力的计算。 行波浪作用力的计算。
计算内容： 计算内容：
分为直立式护面结构和斜坡式护面结构的波 浪作用力计算。 浪作用力计算文规范》 主要来自于《海港水文规范》公式和原苏联 规范公式。 规范公式。
正文有关条文的解释和说明 • 1. 应以海堤堤脚前的波浪要素作为计算波 浪要素，见第6章的规定 章的规定。 浪要素，见第 章的规定。 • 2. 应采用不规则波作为计算条件。 应采用不规则波作为计算条件。 • 3. 直立式护面和斜坡式护面。 直立式护面和斜坡式护面。 • 4. 对单一坡度陡墙式海堤计算，可参考相 对单一坡度陡墙式海堤计算， 关直立式海堤。 关直立式海堤。 • 5. 对重要海堤宜结合断面模型试验确定。 对重要海堤宜结合断面模型试验确定。
• 6. 斜坡上设置平台或护面坡比变化较大的 海堤， 海堤，以及对按允许部分越浪标准进行设 计的海堤， 计的海堤，波浪作用力计算宜进行专题研 究。
海堤上波浪爬高与越浪计算分析
海堤上波浪爬高与越浪计算分析
王鹏;孙大鹏;吴浩
【期刊名称】《海洋工程》
【年(卷),期】2011(29)4
【摘要】基于线性波理论,采用VOF法、RNG k-ε的湍流模型,通过FLUENT软件平台的二次开发功能实现了质量源造波。
利用多孔介质模型,在动量方程里添加多孔介质源项,对斜坡堤上铺设异型块体时的爬高与越浪进行了数值模拟,并通过模拟爬高值率定出FLUENT中多孔阻力系数与多种异形块体糙渗系数之间的关系,进而建立了可供实际应用的海堤上波浪爬高与越浪数值模型。
【总页数】7页(P97-102)
【关键词】FLUENT;造波;多孔介质;爬高;越浪;海堤
【作者】王鹏;孙大鹏;吴浩
【作者单位】大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】P75
【相关文献】
1.波浪在海堤上的爬高及消浪措施研究综述 [J], 苗青;江洧
2.荷兰关于波浪爬高和越浪量的计算方法 [J], 何秉顺;孙东亚
3.海堤波浪爬高计算分析与越浪设计准则探讨 [J], 卢永金;何友声;刘桦
4.海堤护面型式对波浪爬高和越浪的影响 [J], 陈国平;周益人;琚烈红
5.浙东海塘典型段波浪爬高与越浪水量分析计算 [J], 黄世昌;杜明球
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波浪作用下高桩码头前波峰面高度研究
波浪作用下高桩码头前波峰面高度研究陈国平;张志明;严士常;邵杰【摘要】码头前沿波峰面高度是确定高桩码头面板高程的主要参数之一,主要由码头前沿纵梁、桩帽、靠船构件等上部结构引起的反射波与入射波叠加,产生水面壅高,而高桩码头结构的桩柱间距较大,对波峰面高度影响很小.本文根据微幅波理论和波能流守恒,推导了高桩码头前沿波峰面高度近似解析解,并通过物理模型试验资料验证,理论公式计算结果具有较好的精度,可为工程设计提供科学依据.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】4页(P28-31)【关键词】高桩码头;波浪;波峰面高度【作者】陈国平;张志明;严士常;邵杰【作者单位】河海大学交通学院海岸灾害与防护教育部重点实验室,江苏南京210098;中交水运规划设计院有限公司,北京100007;河海大学交通学院海岸灾害与防护教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学交通学院海岸灾害与防护教育部重点实验室,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TV139.2+6高桩码头前沿波峰面高度是确定高桩码头面板高程的主要参数之一，目前，国内外研究成果较少，我国交通部JTJ295—2000《开敞式码头设计与施工技术规程》[1]规定，码头顶面高程应满足码头顶面不被波浪淹没的要求和上部结构受力的限制，并应与引堤、引桥的高程相协调。
码头顶面高程应按下式确定：式中：E为码头顶面高程（m）；HWL为设计高水位（m）；η0为设计高水位时50年一遇的H1%（波列累积频率为1%的波高）波峰面高度（m）；h为码头上部结构的高度（m）；Δ为波峰面以上至上部结构底面的富裕高度，取0.0～1.0 m。
当码头上部结构允许承受一定的波浪作用时，可根据结构受力条件，适当降低码头顶面高程，必要时应通过模型试验确定。
码头顶面高程应用极端高水位进行校核，其超高值可取为0.0～0.5 m。
采用富裕高度来考虑波浪与高桩码头相互作用时产生的水面壅高，存在较大随意性，因此，开展高桩码头前沿波峰面高度研究具有重要实际应用价值。
波浪上托力作用下高桩码头结构的动力分析
ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ； ｂ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｏ ｆ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｍｕ ｃ ｈ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ａ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｗａ ｖ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｍａ ｙ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｗ ａ ｖ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｐ ｉ ｌ ｅ ｗｈ ａ ｆ； ｒ Ｈｉ ｇ ｈ — — ｐ ｉ ｌ ｅ ｗｈ ａ ｒ ｆ ｄ ｏ ｅ ｓ ｎ ｏ ｔ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ｎ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｕ ｐ ｌ ｉ ｔ ｆ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｕ ｇ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｗａ ｖ ｅ ｕ ｐ ｌ ｉ ｔ ｆ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ
ｔ ｈｅ ｗｈ ａ ｒ ｆ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｂａ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｔ ｈｅ ｓ ａ ｍｅ ｕ ｎｄ ｅ ｒ ｔ ｈｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｗａ ｖ ｅ ｓ ｌ ｏ ｗｌ ｙ ｖ ａ ｒ ｙ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕｒ ｅ ，Ｓ Ｏ ｗｅ ｃ ａ ｎ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ
算例1
R1 = 1.24th(0.432M ) + [( R1 ) m − 1.029]R ( M )
其中：
1 L 2πd M= H th L m 1%
1/ 2
1/ 2
−1/ 2
＝
1 43.9 2× 3.14 × 3.15 th 3 1.73 43.9
gd 前
2 算例2 算例2 某海堤按单坡设计，坡度m=0.5，波浪要素 某海堤按单坡设计，坡度m=0.5，波浪要素 与算例1 与算例1相同，试计算其爬高值。 分析：符合公式E.0.3的计算条件。 分析：符合公式E.0.3的计算条件。 RF=K△KVR0H1%KF 首先确定R 值，堤前水深d=3.15m<2× 首先确定R0值，堤前水深d=3.15m<2×1.73 ＝3.46m，R0按图J.0.5括号中波坦确定。 3.46m， 按图J.0.5括号中波坦确定。 L/H1%=43.9/1.73=25.4，m＝0.5，内插表 =43.9/1.73=25.4， 0.5，内插表 E.0.3- 可得R E.0.3-2可得R0≈1.4。 K△ 根据表E.0.1取0.9，V/ gd前 根据表E.0.1取0.9， =39.8/5.56=7.16>5，所以 =39.8/5.56=7.16>5，所以 KV 取1.30。 1.30。
、 式中R 式中R1为 K∆ =1 H =1m 时的爬高（m）.计 时的爬高（m 算时波坦取为 L / H1% ，L是指平均波周期对 应的波长。
R1 =1.24th(0.432M) + [(R1 )m −1.029]R(M)
计算R 需计算M R(M)、th()、 计算R1，需计算M、R(M)、th()、(R1)m，按照 E.0.1进行计算。 E.0.1进行计算。
不规则波作用下的泊位长周期波浪试验研究
Ｈｍ０为 Ｊ谱 的 零 阶 矩 波 高，其 中 Ｈｍ０ ＝ ４
波型
槡ｍ０，ｍ０为谱密度 Ｓ（ｆ）与频率 ｆ的积分。
试 验 中，待 波 浪 传 播 至 泊 位 后 方 开 始 数 据
采集，每组试验采集数据 ２次，频谱分析后
取 平 均 波 高 作 为 试 验 结 果，试 验 中 发 现 两
次波高均相差不大，造波机复现效果较好。
（２）单向波。
图 ６ 波浪组次⑤，泊位前长周期波高分布 Ｆｉｇ．６Ｗａｖｅｇｒｏｕｐ⑤，ｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｗａｖｅｈｅｉｇｈｔ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂｅｆｏｒｅｂｅｒｔｈ
图 ６、图 ７、图 ８分别给出了三组单向波作用下，泊位 处各测点在两组旧防波堤工况时的长波波高。同多向 波相类似的是，单向波的长波波高也明显体现出“挪堤” 工况 ＞“不挪堤”工况的规律。同样地，图中长波波高总 体呈交错式分 布，波 高 大 值 点 出 现 的 位 置 随 机，且 这 些 大值点的“挪堤”工况波高远大于“不挪堤”工况。
③
０．９ １．７９ １８ １６５° 挪堤
直立堤
不挪堤
④
０．９ １．７９ １８ １７５° 挪堤直Fra bibliotek堤不挪堤
⑤
０．９ １．７９ １５ １６５°
挪堤
为直立堤（挪堤前），以下分别以“不挪堤”、
⑥
０．９ １．７９ １５ １７５° 不挪堤
“挪堤”、“直立堤”工况来简称。通过波浪
⑦
０．９ １．７９ １８ １６５° 不挪堤
浪港池中进行，港池中装有珠江水 利科学研究院制造的 Ｌ型造波机， 波高数据采用 ＬＧ１型浪高水位传
图 １ 模型布置图 Ｆｉｇ．１Ｍｏｄｅｌｌａｙｏｕｔ
感器采集。试验波浪同时采用单向和多向不规则波，多向不规则波方向谱函数 Ｓ（ｆ，β）为