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波浪荷載
鎖定
波浪荷載,通常也稱為波浪力,是波浪對海洋中的結構物所產生的作用。波浪荷載是由波浪水質點與結構間的相對運動所引起的。波浪是一種隨機性運動,很難在數學上精確描述。常用特徵波法和譜分析法確定
[1]
。對一些特殊形狀或特別重要的海洋工程結構,除了用上述的方法進行計算分析外,還應進行物理模型試驗,以確定波浪力。
- 中文名
- 波浪荷載
- 外文名
- wave load
- 別 名
- 波浪力
- 類 別
- 荷載
- 對 象
- 海洋工程結構
- 屬 性
- 力學術語
- 學 科
- 土木工程
波浪荷載定義
海洋工程結構在海洋風浪流環境下地受載,總稱為波浪載荷。
波浪載荷包括:
直接作用於海洋工程結構上的水動壓力;
海洋工程結構在風浪流中運動產生加速度導致的慣性力;
波浪荷載是由波浪水質點與結構間的相對運動所引起的。波浪是一隨機性運動,很難在數學上精確描述。當結構構件(部件)的直徑小於波長的20%時,波浪荷載的計算通常用半經驗半理論的美國莫里森方程;大於波長的20%時,應考慮結構對入射波場的影響,考慮入射波的繞射,計算時用繞射理論求解。影響波浪荷載大小的因素很多,如波高、波浪週期、水深、結構尺寸和形狀、羣樁的相互干擾和遮蔽作用以及海生物附着等。
波浪荷載細分
動態載荷
由於海洋環境的風浪是動態的,是隨時隨地變化着的,海洋工程結構的受載也是隨着風浪流的變動而變化的。
海洋工程結構遭遇風浪的不同嚴重程度,可以產生穩態波浪載荷和瞬態波浪載荷兩類。
海洋工程結構總體受載與局部受載的組合
波浪荷載研究方法
波浪荷載常用特徵波法和譜分析法確定。對一些特殊形狀或特別重要的海洋工程結構,除了用上述的方法進行計算分析外,還應進行物理模型試驗,以確定波浪力。
波浪荷載特徵波法
選用某一特徵波作為單一的規則波,並以它的參數(有效波高、波浪週期、水深)和結構的有關尺寸代入莫里森方程或繞射理論的公式,求出作用在結構上的波浪力。此法簡便易行,在海洋工程設計廣泛應用。
波浪荷載譜分析法
利用海浪譜進行波浪荷載計算、結構疲勞和動力響應分析的一種方法。把波浪作為隨機性的、由許多不同波高和波週期的規則波線性迭加而成的不規則波,用概率論和數理統計的方法收集、分析處理波浪觀測數據,由於它能較精確地反映波浪的能量分佈規律,所以是一種比較理想的方法。海洋工程結構設計中常用的有P-M和聯合(JONSWAP)譜。
譜分析法中,波力譜(輸出譜)Sff(ω)和海浪譜Sηη(ω)(輸入譜)呈下述關係
Sff(ω)=喣Tff(ω)喣2Sηη(ω)
式中Tff(ω)為頻率響應函數;ω為波浪頻率。波力譜確定後,可求出波浪力分佈函數中的統計特徵值,進而得到某一累積概率的波浪力。
- 參考資料
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- 1. 劉斌.波浪荷載作用下深水橋樑的振動控制[D].西南交通大學,2013.
- 2. 海洋工程結構荷載 [引用日期2011-09-02]