多种环境力联合作用下杭州湾跨海大桥海中平台动力响应分析

摘要

随着海洋开发活动向更深的海域发展，面临的环境条件愈益严酷，海洋平台的动力效应也愈发显著，传统的静态分析方法已经不能满足海洋平台的设计制造要求。因此，海洋平台的动力响应分析对于科学研究和设计施工都具有十分重要的意义。 本文主要进行了以下几个方面的研究工作： 首先，本文对海洋平台动力分析研究成果及现状进行了综述与分析，考察了海洋平台在使用寿命中受到的几种常见的环境力及其工程上使用的经验及理论公式，建立了海洋平台的动力响应方程。 其次，借助于通用商业软件ANSYS对一个具体的实际工程——杭州湾跨海大桥海中平台建立了有限元模型，并进行了在波浪、地震作用下的动力响应分析。 最后，通过比较不同设计参数及结构形式下的动力响应分析结果，讨论了几个关键设计参数及结构形式对动力响应的影响，提出了减少海洋平台动力响应的设计建议。

目录

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声明

第1章绪论

1.1本文选题背景与研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1平台结构的模型化

1.2.2桩-土动力相互作用的模型化

1.2.3流体-结构的相互作用

1.2.4海洋平台地震反应分析

1.3本文的主要工作

第2章多种环境力作用下海中平台的动力方程

2.1海洋工程环境

2.1.1海流

2.1.2风

2.1.3波浪

2.1.4地震

2.2波浪理论

2.2.1无表面张力重力波问题的数学表示

2.2.2微幅波理论(Airy波)

2.2.3有限振幅波理论(Stokes波)

2.2.4随机性波浪理论

2.3多种环境力作用下的海中平台动力方程

2.3.1阻尼矩阵的确定

2.3.2考虑波浪、地震联合作用下的平台动力方程

第3章ANSYS动力分析技术及动力学基础

3.1模态分析

3.1.1无阻尼自由振动

3.1.2 ANSYS中的阻尼

3.1.3结构特征值计算方法

3.2谐响应分析

3.3瞬态动力分析

3.4动力方程的数值积分法

3.4.1线性加速度法

3.4.2威尔逊-θ法

3.4.3纽马克-β法

3.5谱分析及随机振动

3.5.1时间域脉冲响应法(时域分析法)

3.5.2频率域分析法

第4章海中平台设计参数及有限元建模

4.1工程概况

4.1.1海中平台结构方案

4.1.2水文地质条件

4.2海中平台ANSYS建模问题讨论

4.2.1 PIPE59单元

4.2.2海中平台ANSYS模型

4.3模态分析

第5章海中平台在波浪作用下的动力反应

5.1波浪对海中平台的作用

5.1.1 Morison公式

5.1.2拖曳力系数、质量系数

5.1.3单柱体上的波浪力

5.1.4斜柱体上的波浪力

5.1.5群柱体上的波浪力

5.2海中平台谐响应分析

5.2.1海中平台静力分析

5.2.2海中平台谐响应分析

第6章海中平台在地震作用下的动力反应

6.1地震反应谱分析

6.1.1 ANSYS中谱分析技术简介

6.1.2海洋平台地震反应谱分析

6.2地震反应时程分析

6.3地震、波浪共同作用下海洋平台动力响应分析

第7章结论与展望

7.1本文研究的结论

7.2研究展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果