收藏本站
《清华大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

波浪-结构物-海床耦合系统动力学研究

华蕾娜  
【摘要】: 研究结构物周围海床在波浪和结构物影响下的动力响应对于评估结构物基础的稳定性具有重要的理论和工程意义。结构物的存在不仅影响着附近波浪场的传播形态,还在底部形成不可渗透边界。而波浪在传播过程中还会与可渗透海床发生着水体交换。因此本论文建立了一个能应用于复杂波浪荷载形态和复杂结构物形式的波浪-结构物-海床耦合数值模型,以探讨波浪、海床和结构物之间复杂的相互作用机制。 以动态Biot固结理论为基础,采用无网格伽辽金法离散二维空间域和Newmark法进行时间步进,建立了求解时域内海床土体动力过程的海床数值模型。为解决混合插值问题,提出了一个简单有效且适用于无网格伽辽金法的改进方法,算例表明该方法可显著消减孔压的数值振荡。通过计算值和理论值的比较,表明海床数值模型可以较高精度模拟行进波作用下海床的动力响应。 在海床数值模型基础上,进一步研究了波浪荷载作用下海床动力响应的特征。主要内容包括海床土质参数中渗透系数、剪切模量、饱和度和海床厚度的敏感度分析;土骨架和孔隙流体惯性力对海床响应的影响;各向异性和非均匀性对海床响应的独立影响以及两者联合影响;立波荷载作用下海床响应分析。 以雷诺时均方程为控制方程,结合造波和消波边界,以及VOF法自由水面追踪技术,建立了一个波浪数值模型。针对自由海床上传播的线性行进波、非线性行进波和波浪越过潜堤实验,在波面和动压强两方面,对波浪数值模型进行验证。结果表明波浪数值模型不仅可模拟出波浪传播的非线性过程,还能够捕捉到波浪的高阶色散性质。 将海床数值模型和波浪数值模型进行耦合,并考虑结构物的影响,组合成波浪-结构物-海床数值模型。通过自由海床上三阶斯托克斯波和椭圆余弦波,以及存在多孔潜堤和复合式防波堤等模型实验,验证了数值模型的有效性。结果表明该数值模型不仅可合理地模拟出结构物周围变形复杂的波面形态,还可较好地给出海床内孔隙水压力的变化过程。论文还利用耦合模型分析了结构物周围水体和土体的动力过程。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TV139.2

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 别社安,赵子丹;随机波浪作用下砂质海床中的孔隙水压力响应[J];中国港湾建设;1998年02期
2 栾茂田,王栋;波浪作用下海床动力反应的数值分析[J];海洋工程;2001年04期
3 别社安,赵子丹,王光纶;波浪作用下的海床响应及其对建筑物稳定性的影响[J];清华大学学报(自然科学版);1998年11期
4 张金凤;张庆河;秦崇仁;;波浪作用下非均质各向异性海床响应的数值模拟[J];天津大学学报;2006年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何思明;攀枝花地区锚杆的工作机理[J];四川建筑科学研究;1997年02期
2 陈建峰,秦建庆,石振明,沈明荣;砂井地基沉降的二维有限元分析(二)——修正剑桥渗流耦合模型有限元及实例计算[J];四川建筑科学研究;2003年04期
3 卢家森,黄松梅;水平荷载下桩筏基础与地基共同作用分析[J];四川建筑科学研究;2004年02期
4 杨桦;杨敏;;荷载传递法研究单桩荷载-沉降关系进展综述[J];地下空间;2006年01期
5 王闪闪;邓安福;曾鼎华;;竖直荷载下单桩的受力变形性状分析[J];地下空间与工程学报;2006年03期
6 令锋,吴紫汪;渗流对多年冻土区路基温度场影响的数值模拟[J];冰川冻土;1999年02期
7 张鸿儒,侯学渊,夏明耀;深开挖对周围工程设施的影响预测[J];北方交通大学学报;1996年02期
8 周刚,傅少君,侯建国;软粘土地基弹-粘塑性比奥固结理论的有限元分析[J];长江科学院院报;2004年01期
9 许季军,张家发,徐曾和;对荷载作用下一维渗流规律的新认识[J];长江科学院院报;1999年02期
10 李国蔚,李文彪;基坑工程土性参数反分析及变形预报[J];重庆交通学院学报;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 赵魁芝;李国英;;梅溪覆盖层上混凝土面板堆石坝流变变形反馈分析及安全性研究[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(上册)[C];2006年
2 王成;李晓红;;连拱式挡土墙的现场测试与力学分析[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年
3 A. P. Wang 1*, Z. S. Tian 1, X. Q. Zhang 2 1 Department of Mechanics, Graduate School, Chinese Academy of Sciences, PO Box 2706, Beijing, 100080 China 2 Institute of Engineering Thermophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100080 China;A 3-Dimensional Assumed Stress Hybrid Element with Drilling Degrees of Freedom[A];工程与科学中的计算方法[C];2006年
4 L.Zhou and H.W.Zhang State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Department of Engineering Mechanics, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China;Numerical Manifold Element for Dynamic Analysis of Saturated Porous Media[A];第一届工程科学与力学中的计算方法国际会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡再强;黄土结构性模型及黄土渠道的浸水变形试验与数值分析[D];西安理工大学;2000年
2 梁新政;路面结构层应力非线性特性反演研究[D];大连理工大学;2000年
3 马石城;基坑开挖的弹塑性与流变分析及其应用[D];湖南大学;2001年
4 陈页开;挡土墙上土压力的试验研究与数值分析[D];浙江大学;2001年
5 左人宇;“一桩三用”技术与实践[D];浙江大学;2001年
6 何开胜;结构性粘土的微观变形机理和弹粘塑损伤模型研究[D];南京水利科学研究院;2001年
7 陈昌富;仿生算法及其在边坡和基坑工程中的应用[D];湖南大学;2001年
8 赵明华;倾斜荷载下基桩的受力研究[D];湖南大学;2001年
9 王栋;波浪作用下海床动力响应与液化的数值分析[D];大连理工大学;2002年
10 梅国雄;固结有限层理论及其应用[D];河海大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 洪帅;循环孔隙水压力作用下饱和砂土变形的试验研究[D];大连理工大学;2005年
2 熊建珍;落锤动刚度仪的仿真计算分析及试验研究[D];铁道部科学研究院;2000年
3 刘丽萍;软土路基沉降计算方法的应用研究[D];长安大学;2000年
4 赵占厂;深基坑支护系统的数值分析与动态监测[D];长安大学;2000年
5 阴吉英;面板堆石坝地震动力响应非线性数值分析研究[D];大连理工大学;2000年
6 接金宝;有限元边坡稳定分析方法在地基承载力问题中的应用[D];大连理工大学;2000年
7 杨秀红;CFG桩联合碎石桩组合型复合地基的有限元分析[D];辽宁工程技术大学;2001年
8 翁升;软基路堤最终沉降量的灰色预测及反演分析[D];华侨大学;2001年
9 路凯冀;黄土湿陷的大变形有限元分析[D];长安大学;2001年
10 高维隆;公路黄土坝式路堤研究[D];长安大学;2001年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙昭晨,邱大洪;浅水区海底埋设管线上非线性波浪力[J];大连理工大学学报;2000年S1期
2 王栋,栾茂田,郭莹;波浪作用下海床动力反应有限元数值模拟与液化分析[J];大连理工大学学报;2001年02期
3 别社安,赵子丹;随机波浪作用下砂质海床中的孔隙水压力响应[J];中国港湾建设;1998年02期
4 别社安,赵子丹,刘同利,王永涛;波浪作用下沙床中的孔隙水压力响应模型实验研究[J];海洋通报;1997年05期
5 栾茂田,王栋;波浪作用下海床动力反应的数值分析[J];海洋工程;2001年04期
6 潘冬子;王立忠;凌道盛;;成层海床波浪响应的状态空间解及其应用[J];海洋工程;2006年03期
7 章根德,顾小芸;有限厚度砂床对波浪载荷的响应[J];力学学报;1993年01期
8 冯秀丽,叶银灿,马艳霞,林霖;动荷载作用下海底粉土的孔压响应及其动强度[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2002年03期
9 栾茂田,王栋;考虑土骨架加速度效应的海床动力反应及其影响因素分析[J];海洋学报(中文版);2002年06期
10 别社安,赵子丹,王光纶;不规则波作用下海床面上的波浪压力计算[J];水利学报;1998年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵子丹,别社安;沙质海床对波浪的响应及其稳定性研究的回顾[J];海洋通报;1995年04期
2 晓峰;喜恕无常的深海“恶魔”[J];金属世界;2001年03期
3 贾永刚,周其健,马德翠;生物活动对海床沉积物工程地质特征改造研究[J];工程地质学报;2005年01期
4 程永舟;王永学;陈智杰;蒋昌波;;波浪与大孔隙多孔介质相互作用的耦合数学模型[J];海洋学报(中文版);2008年05期
5 陈民本;海洋科学研究之国际趋势[J];世界科技研究与发展;1998年04期
6 白玉川,廖世智;广西钦州湾海域海床稳定性特征的研究[J];海洋通报;2005年02期
7 吴梦喜,楼志刚;波浪作用下海床的稳定性与液化分析[J];工程力学;2002年05期
8 栾茂田,王栋;考虑土骨架加速度效应的海床动力反应及其影响因素分析[J];海洋学报(中文版);2002年06期
9 章根德,顾小芸;有限厚度砂床对波浪载荷的响应[J];力学学报;1993年01期
10 林祥;尹宝树;;潮汐风暴潮中波浪对表面风应力系数的影响[J];河海大学学报(自然科学版);2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩峰;段梦兰;王德国;胡知辉;何同;任自在;;春晓气田群海底管线冲刷机理分析及其影响因素研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
2 李小均;高福平;鄢文杰;吴应湘;;波浪作用下海床土体的孔隙水压累积响应[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(上册)[C];2009年
3 高福平;;有限厚度非均质海床对非线性波浪响应的有限元模拟[A];2003年度海洋工程学术会议论文集[C];2003年
4 潘昀;程永舟;汪文诚;李青峰;;破碎波作用下斜坡海床床面变化实验研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(中)[C];2011年
5 白兴兰;黄维平;;海床土刚度对钢悬链线立管触地点动力响应的影响分析[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
6 闫术明;高福平;吴应湘;杨兵;高磊岩;;海底管道沉降特性的数值模拟分析[A];2006年度海洋工程学术会议论文集[C];2006年
7 李增志;别社安;任增金;;抛石防波堤堤内波浪运动的数值模拟[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2007年
8 张弛;王义刚;李熙;;海岸工程对浙江嵊泗基湖沙滩演变影响研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
9 王岗;董国海;;滑坡海啸引起港池振荡的实验研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
10 张淑华;王义刚;;不规则波近岸波浪场数值计算[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 张学军;“海床族”成出国市场新军[N];北京人才市场报;2011年
2 记者 甘丰录;半潜平台深水作业成为可能[N];中国船舶报;2008年
3 王疆戈;曹军;管道公司完成“海底第一穿”[N];中国石化报;2003年
4 英国地质调查局海洋地质部主任 阿兰·史蒂文森;让海底海床地图发挥更大作用[N];青岛日报;2009年
5 唐宁;北极一海床或为小行星撞击遗迹美挪科学家将乘气垫船联手研究[N];中国海洋报;2009年
6 刘玉红;人工浮动海床促海洋钻探变深为浅[N];地质勘查导报;2008年
7 本报驻联合国记者 王俊鸣;走进大海深处[N];科技日报;2005年
8 ;粒状高炉渣回收利用新方法[N];世界金属导报;2002年
9 伊能;聚焦世界首座大型海上风电场[N];中国电力报;2006年
10 马震;俄要到北极点海床插国旗,意在能源?[N];新华每日电讯;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周援衡;波浪与抛石防波堤相互作用及其砂质海床动力响应分析[D];中南大学;2011年
2 华蕾娜;波浪-结构物-海床耦合系统动力学研究[D];清华大学;2009年
3 孙一艳;二维聚焦波浪及其与直立圆柱作用的研究[D];大连理工大学;2010年
4 张小玲;地震作用下海底管线及周围海床动力响应分析[D];大连理工大学;2009年
5 胡怡;波浪在泥质海床上传播与破碎的数值研究[D];清华大学;2012年
6 张晓爽;波浪对海洋上混合层温度变化的影响研究[D];中国海洋大学;2012年
7 耿宝磊;波浪对深海海洋平台作用的时域模拟[D];大连理工大学;2010年
8 韩涛;波浪与海床、结构物相互作用的数值模拟[D];天津大学;2005年
9 王栋;波浪作用下海床动力响应与液化的数值分析[D];大连理工大学;2002年
10 刘珍;波浪、水流与结构物耦合作用的时域模拟[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王虎;波浪作用下黄河三角洲粉质土海床不稳定机制研究[D];中国海洋大学;2012年
2 房志敏;波浪作用下黄河口粉质土海床渗流影响因素的研究[D];中国海洋大学;2012年
3 王占行;多向聚焦波浪与直立圆柱作用的试验研究[D];大连理工大学;2012年
4 李红磊;海床蚀积过程实时自动监测技术[D];中国海洋大学;2011年
5 张庆伟;杭州湾北岸近岸海床稳定性以及对海堤安全的影响研究[D];华东师范大学;2012年
6 彭延建;波浪在不平底床上传播的数学模型[D];上海交通大学;2010年
7 刘文洁;多维复合极值分布理论在波致海床土体液化中的应用[D];中国海洋大学;2012年
8 陈志超;波浪作用下海床动力响应离心模型试验[D];大连理工大学;2013年
9 崔嵩;波流共同作用下海床动力响应[D];上海交通大学;2012年
10 陈华伟;波浪对台风风暴潮的影响分析及应用[D];华东师范大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026