• ISSN 0258-2724
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海洋环境中复合桩基水平方向波浪荷载研究

向宝山 王少华 蔡子龙 祝兵 张启博

向宝山, 王少华, 蔡子龙, 祝兵, 张启博. 海洋环境中复合桩基水平方向波浪荷载研究[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 102-108. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.013
引用本文: 向宝山, 王少华, 蔡子龙, 祝兵, 张启博. 海洋环境中复合桩基水平方向波浪荷载研究[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(1): 102-108. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.013
XIANG Baoshan, WANG Shaohua, CAI Zilong, ZHU Bing, ZHANG Qibo. Numerical Study of Horizontal Wave Load on Composite Pile Foundation in Marine Environment[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 102-108. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.013
Citation: XIANG Baoshan, WANG Shaohua, CAI Zilong, ZHU Bing, ZHANG Qibo. Numerical Study of Horizontal Wave Load on Composite Pile Foundation in Marine Environment[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(1): 102-108. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.013

海洋环境中复合桩基水平方向波浪荷载研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.01.013
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 51178397

详细信息
    作者简介:

    向宝山(1982-), 男, 博士研究生, 研究方向为桥梁结构可靠度与动力行为分析, E-mail:baoshanxiang2009@163.com

    通讯作者:

    祝兵(1965-), 男, 教授, 研究方向为大跨度桥梁结构动力学, E-mail:zhubing_swjtu@126.com

  • 中图分类号: U441.2

Numerical Study of Horizontal Wave Load on Composite Pile Foundation in Marine Environment

  • 摘要: 为研究承台淹没深度及波浪入射角对桩-承台复合基础水平方向波浪荷载的影响,以平潭海峡公铁两用大桥某复合基础为研究对象,通过求解RANS方程(Reynolds-averaged Navier-Stokes equation)和k-ε湍流模型,借助FLOW-3D软件建立了波浪与复合基础相互作用的三维数值模型.研究了承台淹没深度及波浪入射角对复合基础水平方向波浪荷载的影响,并给出了不同波浪入射角下复合基础水平方向波浪荷载幅值随承台淹没深度的变化曲线.研究结果表明:承台位于波峰与波谷之间时,复合基础所受波浪荷载较大,承台淹没深度为1倍承台高度时波浪荷载达到峰值;当波浪入射角定义为承台长轴线与波浪传播方向之间夹角时,复合基础所受波浪荷载随着波浪入射角增大,当波浪入射角达到90°时,波浪荷载最大,其值约为波浪入射角为0°时的1.4倍左右.

     

  • 图 1  波浪与桩-承台复合基础相互作用几何示意

    Figure 1.  Schematic of wave-composite pile foundation interaction

    图 2  基础平面示意

    Figure 2.  Planform of pile-cap structure

    图 3  波面时程曲线

    Figure 3.  Variation in free water surface with time

    图 4  圆柱水平方向波浪荷载的时程曲线

    Figure 4.  Variation in horizontal wave forces on the cylinder with time

    图 5  承台淹没深度发生变化时复合基础水平方向波浪荷载随时间变化规律

    Figure 5.  Variation in wave forces on composite foundation with time for different cap submerged depths

    图 6  平潭桥某复合基础水平方向波浪荷载幅值随承台淹没深度变化曲线

    Figure 6.  Variation in the amplitude of horizontal wave forces on composite foundation with cap submerged depth

    图 7  波浪入射角示意

    Figure 7.  Definition of wave obliquity

    图 8  波浪入射角发生变化时复合基础水平方向波浪荷载随时间变化规律

    Figure 8.  Variation in horizontal wave forces on composite foundation with time for different wave incidence angles

    图 9  平潭桥某复合基础水平波浪荷载幅值随波浪入射角变化曲线

    Figure 9.  Variation in the amplitude of horizontal wave forces acting on composite foundation with wave incidence angle

    图 10  不同波浪入射角下平潭桥某复合基础水平方向波浪荷载幅值随承台淹没深度变化规律

    Figure 10.  Variation in the amplitude of horizontal wave forces on composite foundation with cap submerged depths under different wave incidence angles

    表  1  沿x轴网格尺寸分布

    Table  1.   Distribution of cell size in direction of the x-axis

    x/m 0~100 100~200 200~300
    网格尺寸/m 0.5 0.1 0.5
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    表  2  波浪模型验证过程中参数取值

    Table  2.   Parameters used in first validation

    名称 取值
    波高/m 0.100
    波浪周期/s 2.00
    水深/m 1.500
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    表  3  波浪-圆柱相互作用验证过程中参数取值

    Table  3.   Parameters used in validation process of wave-column interaction

    名称 取值
    波高/m 0.07
    波浪周期/s 1.22
    水深/m 0.505
    圆柱直径/m 0.25
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    表  4  数值案例所取参数

    Table  4.   Parameters used in numerical examples

    名称 取值
    波高/m 2.000
    波浪周期/s 10.00
    水深/m 20.000
    波浪入射角(承台长轴线与波浪传播方向夹角)/(°) 0
    承台淹没深度(静水面处z坐标与承台底面z坐标之差)/m 0.500
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2017-06-28
  • 刊出日期:  2018-02-25

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