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波浪作用在海洋工程結構物上所產生的載荷。

1 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:

直接作用于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;

海洋工程結構發生總體和局部的動態應力(應變),從而使結構受剖內部構成所謂在和效應的彎矩(剪力)和扭矩。

2 波浪荷載 -概述

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)的直徑小于波長的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;大于波長的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、波浪周期、水深、結構尺寸和形狀、群樁的相互干擾和遮蔽作用以及海生物附著等。

3 波浪荷載 -細分

動態載荷

由於海洋環境的風浪是動態的,是隨時隨地變化著的,海洋工程結構的受載也是隨著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

海洋工程結構有局部組成總體,海洋工程結構在海浪中既遭受局部的波浪水動力載荷,又同時受著總體的載荷效應——彎矩和扭矩等。這句不和總體受載是同時存在的,且是動態疊加的。
 

4 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。 

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、波浪周期、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。 

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周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。波力譜確定后,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。 

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