波浪荷载
力学术语
波浪荷载,通常也称为波浪力,是波浪对海洋中的结构物所产生的作用。波浪荷载是由波浪水质点与结构间的相对运动所引起的。波浪是一种随机性运动,很难在数学上精确描述。常用特征波法和谱分析法确定。对一些特殊形状或特别重要的海洋工程结构,除了用上述的方法进行计算分析外,还应进行物理模型试验,以确定波浪力。
定义
海洋工程结构在海洋风浪流环境下地受载,总称为波浪载荷。
波浪载荷包括:
直接作用于海洋工程结构上的水动压力;
海洋工程结构在风浪流中运动产生加速度导致的惯性力;
海洋工程结构发生总体和局部的动态应力(应变),从而使结构受剖内部构成所谓在和效应的弯矩剪力)和扭矩
波浪荷载是由波浪水质点与结构间的相对运动所引起的。波浪是一随机性运动,很难在数学上精确描述。当结构构件(部件)的直径小于波长的20%时,波浪荷载的计算通常用半经验半理论的美国莫里森方程;大于波长的20%时,应考虑结构对入射波场的影响,考虑入射波的绕射,计算时用绕射理论求解。影响波浪荷载大小的因素很多,如波高波浪周期、水深、结构尺寸和形状、群桩的相互干扰和遮蔽作用以及海生物附着等。
细分
动态载荷
由于海洋环境的风浪是动态的,是随时随地变化着的,海洋工程结构的受载也是随着风浪流的变动而变化的。
海洋工程结构遭遇风浪的不同严重程度,可以产生稳态波浪载荷和瞬态波浪载荷两类。
海洋工程结构总体受载与局部受载的组合
海洋工程结构有局部组成总体,海洋工程结构在海浪中既遭受局部的波浪水动力载荷,又同时受着总体的载荷效应——弯矩扭矩等。这句不和总体受载是同时存在的,且是动态叠加的。
研究方法
波浪荷载常用特征波法和谱分析法确定。对一些特殊形状或特别重要的海洋工程结构,除了用上述的方法进行计算分析外,还应进行物理模型试验,以确定波浪力。
特征波法
选用某一特征波作为单一的规则波,并以它的参数(有效波高、波浪周期、水深)和结构的有关尺寸代入莫里森方程或绕射理论的公式,求出作用在结构上的波浪力。此法简便易行,在海洋工程设计广泛应用。
谱分析法
利用海浪谱进行波浪荷载计算、结构疲劳和动力响应分析的一种方法。把波浪作为随机性的、由许多不同波高和波周期的规则波线性迭加而成的不规则波,用概率论和数理统计的方法收集、分析处理波浪观测数据,由于它能较精确地反映波浪的能量分布规律,所以是一种比较理想的方法。海洋工程结构设计中常用的有P-M和联合(JONSWAP)谱。
谱分析法中,波力谱(输出谱)Sff(ω)和海浪谱Sηη(ω)(输入谱)呈下述关系
Sff(ω)=喣Tff(ω)喣2Sηη(ω)
式中Tff(ω)为频率响应函数;ω为波浪频率。波力谱确定后,可求出波浪力分布函数中的统计特征值,进而得到某一累积概率的波浪力。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 14:13
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概述
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