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跨海近岸桥梁极端波浪作用研究

作　者: 方庆贺
导　师: 郭安薪
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 跨海近岸桥梁极端波浪波浪作用
分类号: U442.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 37次
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内容摘要

经济社会的快速发展离不开基础设施的日益完善，跨越海峡和连接海岛所修建的跨海近岸桥梁，已经成为沿海快速交通网不可缺少的一部分。近十几年以来，在全球各地均发生多次大规模海啸、飓风和台风，特别是飓风Ivan和Katrina在美国近海造成了大量的跨海桥梁破坏。跨海桥梁在飓风中要受到波浪作用、水流作用和风作用，处于一个复杂的受力状态。针对极端气候条件下所产生的巨型波浪，研究跨海桥梁在极端波浪作用下的荷载作用和结构损伤，保障跨海桥梁在巨型波浪作用下的安全，已经日益成为跨海桥梁设计、建设和维护的重要内容。本文通过实验模拟在极端波浪作用下桥梁受力情况，观测桥梁模型受到的波浪作用力，研究波浪作用随波高，周期，桥底净空变化关系。主要内容包括：（1）根据波浪理论研究了水深变浅对波浪特性的影响，跨海桥梁大多处于浅水海域，所以在试验中波浪的模拟应该符合浅水波的条件。利用浅水波浪理论，确定了试验工况的波浪特性。实验结果表明，实验室波浪模拟能够满足要求。（2）飓风灾害中受损的大多是跨海桥梁引桥，选择国家交通部推荐的20mT型桥梁作为原型进行实验模型设计，根据Froude准则确定相似比为1:10，依此进行了实验模型的设计制作以及工况的确定。（3）按照实验设计进行了水槽实验，研究了相对于波浪周期和波高桥受到的波浪作用力的变化趋势，并将实验结果与已有桥梁波浪作用计算方法进行对比分析，分析了实验结果与已有计算模型存在一定差别原因，得出了桥梁波浪作用力变化相对于波浪周期和波高的变化规律。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 课题背景及研究的目的意义  8-11
  1.2 结构波浪作用研究现状  11-18
    1.2.1 常规波浪作用  11-13
    1.2.2 飓风波浪作用  13-16
    1.2.3 其他相关研究  16-18
  1.3 本文主要研究内容  18-19
第2章波浪作用的相关理论研究  19-39
  2.1 前言  19
  2.2 波浪特性描述  19-22
    2.2.1 海浪的产生  19
    2.2.2 海浪要素  19-22
  2.3 中国近海波浪特性  22-23
  2.4 深水波浪理论  23-33
    2.4.1 微幅波理论  23-26
    2.4.2 有限振幅波动理论  26-29
    2.4.3 波浪随机过程  29-33
  2.5 浅水波浪理论  33-36
    2.5.1 浅水波浪特性变化  33-34
    2.5.2 近岸波浪传播  34-35
    2.5.3 波浪破碎  35-36
    2.5.4 反射和绕射  36
  2.6 海啸与风暴潮  36-37
    2.6.1 海啸  36-37
    2.6.2 风暴潮  37
  2.7 本章小结  37-39
第3章桥梁飓风波浪作用的试验设计  39-54
  3.1 前言  39
  3.2 原型结构  39-41
  3.3 试验模型设计  41-47
    3.3.1 相似比设计  41-42
    3.3.2 桥梁模型制作  42-44
    3.3.3 测试系统  44-46
    3.3.4 试验系统  46-47
  3.4 试验工况设计  47-48
  3.5 实验室造波性能评估  48-53
    3.5.1 水槽造波性能评估  48-50
    3.5.2 浪高采集信息稳定性研究  50-53
  3.6 本章小结  53-54
第4章飓风波浪对跨海近岸桥梁作用力  54-72
  4.1 引言  54
  4.2 实验结果分析  54-62
    4.2.1 波浪与波浪作用力时程  55-58
    4.2.2 入射波高对波浪作用的影响  58-62
  4.3 理论模型比较  62-71
    4.3.1 Douglass 模型  62-65
    4.3.2 AASHTO 模型  65-71
  4.4 本章小结  71-72
结论  72-74
参考文献  74-79
致谢  79

跨海近岸桥梁极端波浪作用研究

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