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桩基结构物波浪力的工程计算方法

姚文伟  
【摘要】: 桩基结构已广泛地应用于跨海大桥、近海风电场以及各种港口与海岸工程。在近海、海岸工程设计施工中,桩基结构所承受的波浪荷载通常是结构设计的控制荷载。因此,正确确定波浪力对海洋工程的设计施工具有重要意义。 本文发展了波浪对圆形承台及其下部桩柱作用力的工程计算方法、研究了承台的存在对桩柱上波浪力的影响规律,计算分析了承台效应系数和群桩系数。承台上波浪力的计算采用Garrett(1971)发展的基于线性势流理论和特征函数展开的解析方法,给出了有限水深及线性规则波作用下固定不动的圆台上的水平作用力、垂向作用力及力矩的计算公式,给出了作用力与ka(k—波数、a—圆台半径)的关系。桩柱上波浪力的计算采用Morison公式,在无承台情况下按照《海港水文规范》的要求计算,在有承台时利用考虑圆台作用的波浪速度势计算桩柱波浪力计算所需的水质点速度与加速度从而得到波浪力。将以上工程计算方法编写了Matlab进行程序。重点讨论了承台对桩基上波浪力的影响,给出了承台下桩柱上波浪力的变化规律,同时针对某典型桩基结构布置形式给出了承台效应系数和群桩系数随相对水深、无量纲承台半径、相对吃水深度等参数的变化规律。 最后,将以上工程计算方法应用于具体工程实例。文中计算了上海东海大桥100MW海上风电示范项目工程风机基础的承台及8根斜桩上的波浪力。


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