直立堤上波谷力和倾覆力矩的试验研究

摘要

天然海浪具有随机性，其波浪力也是随机的。波浪作用是直墙建筑物上的主要荷载之一。关于直立式防波堤的设计，我国现行规范采用以概率论为基础的分项系数表达的极限状态设计方法，这是可靠性理论分析和长期实践经验相结合的近似概率法。为进一步完善直立式防波堤可靠度设计方法，其中确定波浪力的随机分布特性是一个关键问题。国内外对波浪力的研究主要集中在波峰力。对于直墙建筑物后方有堆土的情况，由于波谷力与墙后土压力方向一致，有向海侧滑移和倾覆破坏的可能性。因此，对于没有越浪的条件下，有必要对不规则波作用于直墙建筑物上的波谷力和倾覆力矩做进一步研究。
　　本文回顾了国内外关于港口工程结构可靠度设计、直墙建筑物上波浪力的概率分布特性以及直墙上波浪力计算的研究现状。通过不规则波物模试验，系统研究了波谷作用下直立堤上波浪力的统计分布特性、计算方法和波压分布。
　　本文重点研究了不规则波作用下直立堤上的总水平波谷力和倾覆力矩的水力特性。首先，提出了直立堤上总水平波谷力和倾覆力矩谷值可用威布尔分布来表述，并讨论了基床因子、相对肩宽和相对波高等因素对形状参数α的影响。其次，采用单因次方法分析了无因次总水平波谷力和倾覆力矩谷值与相对肩宽、基床因子和相对波高等影响因素的相关关系。最后，研究了不同波态、不同基床尺度和水深条件下总水平波谷力最大时刻压强沿水深的分布情况。研究成果可以对工程的设计及波浪水槽数值模型的参数调整提供参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外相关工作回顾

1．2．1 我国港口工程结构可靠度设计的发展

1．2．2 不规则波作用于直墙上波浪力的概率分布

1．2．3 直墙上波浪力的研究现状

1．3 论文工作的主要内容

2 试验设计及数据处理

2．1 试验布置及测试仪器

2．2 试验内容

2．3 试验数据采集及处理

2．3．1 频谱分析

2．3．2 数据处理的基本方法

3 不规则波作用下波浪力的统计分布

3．1 波浪力及其累积频率的计算和波浪形态划分方法

3．2 波浪力的概率分布模型

3．2．1 威布尔分布

3．2．2 威布尔分布函数参数的估计

3．2．3 威布尔分布假设的非参数检验

3．3 各因素对分布参数的影响

3．3．1 非破波水平波谷力

3．3．2 破碎波水平波谷力

3．3．3 非破波倾覆力矩谷值

3．3．4 破碎波倾覆力矩谷值

3．3．5 结果可靠性检验

3．4 小结

4 不规则波作用下波浪力计算的研究

4．1 波浪力的对比

4．2 不规则波作用下非破波总水平波谷力的分析和讨论

4．2．1 非破波总水平波谷力与波陡的关系

4．2．2 非破波总水平波谷力与相对肩宽的关系

4．2．3 非破波总水平波谷力与相对波高的关系

4．2．4 非破波总水平波谷力与基床因子的关系

4．2．5 非破波总水平波谷力的经验公式拟合及结果讨论

4．3 不规则波破碎波总水平波谷力的分析和讨论

4．3．1 破碎波总水平波谷力与相对肩宽的关系

4．3．2 破碎波总水平波谷力与相对波高的关系

4．3．3 破碎波总水平波谷力与基床因子的关系

4．3．4 破碎波总水平波谷力的经验公式拟合及结果讨论

4．4 不规则波非破波作用下倾覆力矩谷值的分析和讨论

4．4．1 非破波倾覆力矩谷值与相对肩宽的关系

4．4．2 非破波倾覆力矩谷值与波陡的关系

4．4．3 非破波倾覆力矩谷值与相对波高的关系

4．4．4 非破波倾覆力矩谷值与基床因子的关系

4．4．5 非破波倾覆力矩谷值的经验公式拟合及结果讨论

4．5 不规则波破碎波作用下倾覆力矩谷值的分析和讨论

4．5．1 破碎波倾覆力矩谷值与相对肩宽的关系

4．5．2 破碎波倾覆力矩谷值与相对波高的关系

4．5．3 破碎波倾覆力矩谷值与基床因子的关系

4．5．4 破碎波倾覆力矩谷值的经验公式拟合及结果讨论

4．6 小结

5 不规则波作用下直立堤上的波压分布

5．1 波浪力的时间过程线

5．2 同一时刻压强沿水深的分布

5．2．1 非破波波谷作用下压强沿水深的分布

5．2．2 破碎波波谷作用下压强沿水深的分布

5．3 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢