收藏本站
《大连理工大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

潜式沉箱—群桩—平台型复合结构水动力特性研究

郭传胜  
【摘要】:随着深水开敞式码头的建设,码头前的水深越来越深,海况越来越恶劣,纯重力式码头暴露出造价高,受力大,对地基要求高的缺点。为适应深水波浪条件,近年来提出了一种由下部沉箱,中部桩柱和上部码头结构构成的新型结构——潜式沉箱-群桩-平台型复合结构。该结构充分利用波能集中分布在水体表层的特性,利用群桩替代部分沉箱,减少结构受到的水平波浪力,同时又能利用箱体自重保持稳定。可以预见,该结构将成为一种适用于深水开敞式码头建设的新型水工结构而得到越来越多的应用。目前该复合结构在海洋水动力作用下的受力机理及相关荷载计算方面的研究甚少,因此,开展复合结构水动力特性研究,有着重要的科学意义和工程应用价值。 本文从物理模型试验和数值模拟两方面出发,对潜式沉箱-群桩-平台型复合结构的受力特性进行了研究。 物理试验方面,开展了规则波和不规则波作用下复合结构上波浪力的试验研究。首先通过点压力试验对潜式沉箱-群桩-平台型复合结构受到的波浪压力进行系统研究,在时域范围内分析了结构物不同位置的压强特点,并对整个结构最大压力的空间分布进行探讨,给出了不同位置压强与相对波高(H/S1)的关系;其次基于模型试验结果,给出了规则波和不规则波作用下潜式沉箱-群桩-平台型复合结构所受到的三维波浪力,研究了正向波浪总力和垂向波浪总力与各影响因素之间的关系。根据试验结果总结出正向力与垂向力的计算公式,分析了复合结构各部分受力与净空高度(S1/H)的变化规律,从而为复合结构设计及应用提供参考。 数值模拟方面,基于雷诺时均的Navier-Stokes方程、渗透介质理论和流体体积方法(Volume of Fluid Method, VOF)建立了三维数值模型,对波浪与复合结构之间的相互作用进行了数值模拟。由于考虑了沉箱底部浮托力,使得计算结果更加精确,采用本模型计算得到的复合结构波浪总力和模型试验结果吻合良好。文中采用数值模型对复合结构各组成部分的受力特性进行研究,对比了同类型结构在非复合结构影响下的受力,提出了各组成部分的波浪力简化计算方法。结合物理模型试验结果对复合结构整体的受力特性进行研究,给出了无因次波高的空间分布和复合结构表面的最大压强分布。研究了相对沉箱长度、相对波高和相对沉箱高度对水平波浪总力的影响。结果表明,水平波浪力在A1/L=0.19时达到峰值,且与相对波高和相对沉箱高度存在线性递增的关系。通过算例和试验数据进行对比,说明本文的数值模型是研究波浪与结构物相互作用的有效工具。 最后,在总结复合结构的受力特性的基础上,对结构的尺寸进行优化,提出了复合结构上波浪总力和码头面顶高程的计算方法。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TV139.2

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周益人,陈国平,黄海龙,王登婷;Uplift Pressure of Waves on A Horizontal Plate[J];China Ocean Engineering;2003年03期
2 俞聿修,张宁川;双桩桩列上的不规则波浪力[J];大连工学院学报;1988年01期
3 任冰,王永学;不规则波对透空式建筑物上部结构冲击作用时域分析[J];大连理工大学学报;2003年06期
4 丁兆强;任冰;王永学;任效忠;;随机波浪对浪溅区三维结构物冲击作用试验研究[J];大连理工大学学报;2008年06期
5 任效忠;王永学;王国玉;;准椭圆沉箱群墩结构波浪力试验研究[J];大连理工大学学报;2009年06期
6 任冰,王永学;非线性波浪对结构物的冲击作用[J];大连理工大学学报;1999年04期
7 宋礽,白立兴;波浪对离岸透空式码头上部结构的作用[J];港工技术;1997年04期
8 刘海青,杨鹏,李炎保;斜坡接岸码头面板波浪上托力出现类型和统计分布[J];港工技术;1998年03期
9 李炎保,黄凌燕;开敞码头上部结构波浪上托力的试验研究[J];港口工程;1997年06期
10 隋华;王文鼎;高晨;;挡板透空码头水平波浪力计算方法的探讨[J];海岸工程;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 耿宝磊;郑宝友;陈汉宝;刘海源;;桩基-重力式复合结构码头下部沉箱波浪力数值计算方法[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
2 张宁川;黄国兴;蒋庆;王巨轮;;随机波浪场中潜式沉箱群的水动力特征[A];第十六届全国水动力学研讨会文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 任效忠;准椭圆沉箱波浪力的试验与数值研究[D];大连理工大学;2011年
2 任冰;随机波浪对不同接岸型式码头上部结构的冲击作用研究[D];大连理工大学;2003年
3 李雪临;波浪冲击过程的流场变化特性研究[D];大连理工大学;2009年
4 丁兆强;波浪对透空式三维结构物的冲击作用研究[D];大连理工大学;2009年
5 郑坤;基于SPH方法的波浪对水平板冲击作用研究[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 韩朋;基于VOF方法的不规则波阻尼消波研究[D];大连理工大学;2009年
2 谷文强;双层水平板型防波堤水动力特性研究[D];大连理工大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金文标;蒲鹏飞;;基于频谱的海浪实时模拟[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2009年03期
2 孙昭晨;王环宇;;铰接多浮体耦合解析计算[J];船舶力学;2009年01期
3 王云龙;张世富;;海上浮筒锚泊分析[J];船舶力学;2011年11期
4 任冰;李雪临;王永学;;Experimental Investigation of Instantaneous Properties of Wave Slamming on the Plate[J];China Ocean Engineering;2007年03期
5 李靖波;张宁川;郭传胜;;Numerical Simulation of Waves Interaction with A Submerged Horizontal Twin-Plate Breakwater[J];China Ocean Engineering;2010年04期
6 郭传胜;张宁川;李艳阳;李靖波;房卓;崔成;;Experimental Study on the Performance of Twin Plate Breakwater[J];China Ocean Engineering;2011年04期
7 许锡宾,涂忠仁;预应力砼桩式防撞设施性能试验研究[J];重庆交通学院学报;2003年04期
8 田建柱;王多垠;周世良;;集装箱码头桥吊结构特性的模态分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2007年06期
9 田建柱;王多垠;周世良;;集装箱码头桥吊结构特征的有限元分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2008年02期
10 张洁;朱东生;张永水;曾金明;;考虑动水压力作用的深水桥墩地震响应分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2012年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘海源;蔡艳君;陈汉宝;;墩式码头波峰面高度试验研究[A];中国土木工程学会港口工程分会第七届港口工程技术交流会论文集[C];2011年
2 卢生军;陈国平;严士常;周松泽;;不规则波作用下桩基-重力式复合结构码头面板的动力特性研究[A];中国土木工程学会港口工程分会第七届港口工程技术交流会论文集[C];2011年
3 孙昭晨;王环宇;;铰接多浮体耦合解析计算[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
4 李玉成;刘勇;陈雪峰;姜俊杰;马宝联;;波浪作用下局部开孔沉箱内、外渗流场压力实验研究与数值计算[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
5 兰雅梅;刘桦;薛雷平;;桥墩基础上波流力研究[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
6 赵凤亚;俞聿修;李晓亮;鲁桂荣;;直立堤上斜向和多向不规则波越浪量研究[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
7 吉明;陶桂兰;陈奉琦;;不同支座刚度对宽支座连续梁受力特性影响[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
8 任冰;丁兆强;王永学;任效忠;;单向波对浪溅区三维结构物冲击作用的试验研究[A];第十三届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集[C];2007年
9 张洪生;于小伟;商辉;杨建民;;消去入射边界上反射波的方法及其验证[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 任效忠;王永学;王国玉;;波浪对准椭圆沉箱作用的三维数值计算模型[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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩凤亭;珠江三角洲地区港口工程风险分析及经济评估[D];中国海洋大学;2009年
2 韩艳;海底管线的冲刷与导流防护技术研究[D];中国海洋大学;2010年
3 谢波涛;台风/飓风影响海区固定式平台设计标准及服役期安全度风险分析[D];中国海洋大学;2010年
4 刘华兴;被动声学测波新方法的实验研究及应用[D];中国海洋大学;2010年
5 张大海;浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D];浙江大学;2011年
6 勾莹;快速多极子方法在多浮体和水弹性问题中的应用[D];大连理工大学;2006年
7 吕林;海洋工程中小尺度物体的相关水动力数值计算[D];大连理工大学;2006年
8 许宁;锥体海洋结构的冰荷载研究[D];大连理工大学;2011年
9 陈小波;近海风机结构体系环境荷载及动力响应研究[D];大连理工大学;2011年
10 管延敏;箱体中非线性液体晃荡现象的数值模拟[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟扬;浮子式波浪发电装置设计及其功率特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 唐东洋;风浪联合作用下深水半潜式平台水动力性能实验研究[D];大连理工大学;2010年
3 郭保臣;波浪冲击作用下海洋结构物的动力响应研究[D];大连理工大学;2010年
4 肖霄;双浮筒—水平板式浮防波堤的数值研究[D];大连理工大学;2010年
5 谢守鹏;斜顶桩板桩承台驳岸结构数值模拟[D];长沙理工大学;2010年
6 邓斌;气液两相流三维自由面流动问题的数学模型研究[D];长沙理工大学;2010年
7 元萍;船舶走航式波浪测量系统研究[D];中国海洋大学;2010年
8 王娟;波浪浮标传感器综合测试系统[D];中国海洋大学;2010年
9 许鹏婧;导管架平台设计中的海洋水文气象参数的统计计算[D];中国海洋大学;2010年
10 王磊;东营海区防潮工程护面块体选型研究[D];中国海洋大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;全场观测技术概念、进程与展望[J];北京航空航天大学学报;1997年03期
2 朱汝敬;灵便型散货船的大型化趋势[J];船舶工业技术经济信息;1999年05期
3 杨燮庆 ,周丙辉;世界巴拿马型原油船/成品油船市场展望[J];船舶;2002年03期
4 滕斌 ,韩凌 ,李玉成;Ware Diffraction from A Vertical Cylinder with Two Uniform Columns and Porous Outer Wall[J];China Ocean Engineering;2000年03期
5 陈雪峰,李玉成,王永学,董国海,白雪;Numerical Simulation of Wave Interaction with Perforated Caisson Breakwaters[J];China Ocean Engineering;2003年01期
6 任冰,王永学;Impact Pressure of Incident Regular Waves and Irregular Waves on the Subface of Open-Piled Structures[J];China Ocean Engineering;2004年01期
7 任冰;李雪临;王永学;;An Irregular Wave Maker of Active Absorption with VOF Method[J];China Ocean Engineering;2008年04期
8 石瑞祥,周宗仁,尹彰;二维数值造波水槽不规则波之数值研究[J];燕山大学学报;2004年02期
9 俞聿修,张宁川;双桩桩列上的不规则波浪力[J];大连工学院学报;1988年01期
10 孙鹤泉,康海贵;DPIV流场测试技术中的数据处理[J];大连理工大学学报;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张志明;胡家顺;;我国大型开敞式码头结构设计与施工技术现状及发展趋势探讨[A];港口工程分会技术交流文集[C];2005年
2 李雪临;任冰;王永学;;VOF方法中主动吸收式无反射数值造波研究[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 齐鹏;近岸波浪对结构物作用耦合数值模型及其工程应用[D];大连理工大学;2001年
2 任冰;随机波浪对不同接岸型式码头上部结构的冲击作用研究[D];大连理工大学;2003年
3 刘洪杰;斜向波与带开孔板沉箱结构的相互作用[D];大连理工大学;2003年
4 孙路;波浪对外壁开孔双圆筒结构的作用[D];大连理工大学;2005年
5 刘勇;波浪与Jarlan型开孔墙式防波堤的相互作用[D];大连理工大学;2007年
6 李雪临;波浪冲击过程的流场变化特性研究[D];大连理工大学;2009年
7 丁兆强;波浪对透空式三维结构物的冲击作用研究[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 滕爱国;立面二维波浪变形的数值模拟[D];大连理工大学;2000年
2 陈智杰;波浪与可渗潜堤的相互作用数值模拟[D];长沙理工大学;2005年
3 周晓春;册子岛30万吨级原油码头工程设计方案研究[D];河海大学;2006年
4 卢永昌;大型深水沉箱码头设计施工优化研究[D];河海大学;2007年
5 宗泽;离岸深水码头全直桩结构分析[D];河海大学;2007年
6 杨奡;大型集装箱码头与大型原油码头投资策略的差异性分析[D];上海交通大学;2008年
7 周珏如;进口铁矿石港口网络布局研究[D];上海交通大学;2008年
8 赵石峰;大型开敞式深水码头建设关键技术研究[D];大连理工大学;2008年
9 王伟福;山东省原油码头综合评价分析及对策研究[D];大连海事大学;2008年
10 刘祺;开敞式深水码头复合结构优化研究[D];大连理工大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙华;张弛;蒋新晨;;非磁性半导体-金属复合结构的磁输运模拟[J];苏州大学学报(自然科学版);2010年04期
2 彭涛;;双重复合结构的新型ER流体技术[J];广东科技;1994年07期
3 宁伟,王耀俊;三层复合结构中的漏Lamb波:理论与实验[J];声学学报(中文版);1996年05期
4 王蕊丽;赵振杰;袁望治;阮建中;杨燮龙;;复合丝巨磁阻抗效应的研究[J];功能材料;2007年10期
5 赵大为;王勇;吴声敏;江山;董仁义;;有限周期复合结构隔振系统的有限元分析[J];中国舰船研究;2009年01期
6 吴昊;施伟华;赵岩;刘耀辉;;新型太赫兹波塑料光子晶体光纤的色散特性[J];光通信研究;2011年01期
7 刘立营;王秀峰;章春香;程冰;;复合结构光子晶体的制备及应用[J];材料导报;2008年07期
8 孙明昭;张淳民;宋晓平;;新型八边形谐振环金属线复合周期结构左手材料奇异性质研究[J];物理学报;2010年08期
9 刘胜兴,王耀俊;横向各向同性柱状复合结构对超声波的散射[J];声学学报(中文版);2002年02期
10 赵颖坤,盛美萍;斜入射水下复合结构隔声特性研究[J];噪声与振动控制;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李燕;王成伟;徐洮;刘维民;;铜/多孔阳极氧化铝纳米有序阵列复合体系的光吸收特性[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
2 江辉智;罗键;曹浪财;;钢铁工业MES中的质量智能判定管理系统的设计与应用[A];Well-off Society Strategies and Systems Engineering--Proceedings of the 13th Annual Conference of System Engineering Society of China[C];2004年
3 任天斌;宋莹;曹春红;王安;冯玥;;复合结构血管化组织工程支架[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
4 陈启飞;黄亚新;王建平;姚树镇;;玻璃钢/钢材复合结构带式舟桥方舟的工艺[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
5 杜玉兰;王代华;刘殿书;汪义龙;;含泡沫混凝土层复合结构抗爆性能试验研究[A];首届全国水工抗震防灾学术会议论文集[C];2006年
6 赵健;曾宪明;李世民;;土钉一超前锚杆复合结构机理分析及应用[A];地基基础工程与锚固注浆技术:2009年地基基础工程与锚固注浆技术研讨会论文集[C];2009年
7 高全臣;刘殿书;王代华;吴海燕;;泡沫混凝土复合防护结构的抗爆性能试验研究[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年
8 刘贲;;守望传统图形设计的心灵乐章[A];“岁寒三友——诗意的设计”——两岸三地中国传统图形与现代视觉设计学术研讨会论文集[C];2004年
9 周晓敏;张国亮;;“冻土+管棚”复合结构的承载性能研究及其应用分析[A];城市地下空间开发与地下工程施工技术高层论坛论文集[C];2004年
10 陈静;尚鉴;吴凯;;ZnAl_2O_4纳米管@AAO复合结构的虹色效应[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;一种双金属层复合结构散热器[N];中国有色金属报;2003年
2 山东省寿光市二职专 张艳萍;With的复合结构[N];学知报;2011年
3 赵鹏;复合结构全路况特种汽车在沈阳问世[N];今日信息报;2004年
4 王炳坤;沈阳复合结构全路况特种汽车面世[N];中国高新技术产业导报;2004年
5 鄢陵县一高 袁志稳;小议“with复合结构”[N];学知报;2011年
6 ;复合结构的浸入式水口[N];中国冶金报;2003年
7 ;复合结构微复制模具[N];中国有色金属报;2003年
8 陈小锋;高盟新型双组分水性复合粘合剂[N];中国包装报;2008年
9 赛诺;PVDC涂布膜的应用——涂布膜的复合结构与食品包装[N];中国包装报;2005年
10 吴胜周 刘海彦;聚氨酯热封涂层产品的组分与配方[N];中国包装报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭传胜;潜式沉箱—群桩—平台型复合结构水动力特性研究[D];大连理工大学;2012年
2 耿志刚;石墨烯复合结构的吸附和电催化性能研究[D];中国科学技术大学;2013年
3 赵京雷;汉语动词名物化复合结构的语义解释[D];上海交通大学;2008年
4 许苗军;几种材料表面微纳米复合结构的构筑与应用[D];吉林大学;2011年
5 王治宇;一维碳纳米材料及其复合结构的制备与表征[D];大连理工大学;2007年
6 王肖戎;三维波纹钢板混凝土拱型复合结构理论分析与计算[D];西北工业大学;2003年
7 金美花;超疏水性纳米界面材料的制备及研究[D];吉林大学;2004年
8 左人宇;“一桩三用”技术与实践[D];浙江大学;2001年
9 祝巍;二氧化钛纳米管及其复合结构的电沉积制备研究[D];中国科学技术大学;2009年
10 李晶;多元耦合仿生疏水金属表面制备原理与方法研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡立晨;柔性针刺非织造材料及其与木质材料复合结构吸声性能研究[D];东华大学;2010年
2 邢乃春;官厅水库上游微污染水体生态湿地处理技术研究[D];北京工业大学;2006年
3 孙国锋;保留棘突韧带复合结构治疗中央型腰椎管狭窄症[D];山东中医药大学;2003年
4 李楠庭;基于C_(60)衍生物的有机/无机复合材料的制备与表征[D];安徽师范大学;2007年
5 张韬文;名词—名词型复合结构的语义解释[D];上海交通大学;2010年
6 刘朔甲;三组元周期复合结构的振动带隙分布规律研究[D];北京交通大学;2012年
7 李文林;软土地层咬合桩挡土结构设计与施工技术研究[D];同济大学;2006年
8 周学领;咬合桩复合结构设计理论及方法研究[D];同济大学;2007年
9 栾红艳;电流化学镀复合结构丝的磁性研究[D];华东师范大学;2013年
10 杨秀芳;多磁性层复合结构丝的巨磁阻抗效应研究[D];华东师范大学;2012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