冰力作用下半圆型防波堤的稳定性研究

论文摘要

论文针对大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室所做的半圆型构件冰压力物理模拟试验进行进一步的研究,在此基础上分析了水平冰力作用下的半圆型防波堤在实际设计应用中关注的问题——稳定加固措施和应力分布,并且讨论了适合承受冰力作用的新型防波堤结构型式。 论文的主要工作有三部分: (1) 主要介绍大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室所做的物理模拟试验,应用水平冰力计算公式计算了不同半径半圆型构件的冰力值;根据这些数值的分析,推测半圆型构件水平冰力与水位符合四次多项式函数关系;同时分析了碎冰堆对半圆型构件水平冰力影响。 (2) 根据天津港建设的半圆型防波堤的设计形式、工程地质条件建立稳定分析模型,以设计抗冰能力为工程区五十年一遇的海冰参数计算冰荷载值,计算了冰力作用下半圆型防波堤的沿半圆型构件底部的抗滑稳定性和抗倾稳定性、沿基床底部的抗滑稳定性以及地基整体稳定性,结果表明工程中首要考虑的问题应该是防波堤构件能否被冰推走,再看是否满足整体稳定性;分析了受冰侧护肩对于减小冰力的作用,发现尽管受冰侧护肩可以减小冰力,但是对于提高稳定性的贡献非常小,而反压护肩则在提高稳定中起到了主要作用,并且可以解决构件沿底部滑动的问题;如果增加构件自重,则可以进一步减小反压护肩的高度,提高稳定性;最后还探讨了改进防波堤抗冰结构的方法。 (3) 应用ANSYS程序计算了不同水位不同量级冰力作用下开孔半圆型防波堤的应力分布,尤其分析了孔洞周围的应力分布;并且讨论了开孔和壁厚对于应力分布的影响;最后将分析结果与波浪力作用下的应力分布进行了比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 半圆型防波堤的国内外发展状况
• 1.1.2 整体稳定分析计算方法介绍
• 1.1.3 有限元分析方法介绍
• 1.2 论文的主要目的和研究工作
• 第二章 半圆型防波堤冰压力物理模拟试验分析
• 2.1 半圆型防波堤冰压力物理模拟试验
• 2.1.1 模型冰介绍
• 2.1.2 半圆型构件冰压力物理模拟试验
• 2.2 半圆型构件水平冰力分析
• 2.2.1 半圆型构件水平冰力公式扩展计算
• 2.2.2 半圆型构件水平冰力与水位关系推测
• 2.2.3 碎冰堆对半圆型构件水平冰力影响讨论
• 第三章 冰力作用下半圆型防波堤的稳定性分析
• 3.1 稳定分析简化模型的建立
• 3.2 冰力作用下半圆型防波堤的稳定计算
• 3.2.1 沿半圆型构件底部滑动的稳定性分析
• 3.2.2 沿半圆型构件底部倾覆的稳定性分析
• 3.2.3 沿基床底部滑动的稳定性分析
• 3.2.4 整体稳定性分析
• 3.2.5 结论
• 3.3 冰力作用下半圆型防波堤的加固措施研究
• 3.3.1 护肩对稳定性的影响
• 3.3.2 增加自重对稳定性贡献的分析
• 3.3.3 合理抗冰结构措施的讨论
• 第四章 冰力作用下开孔半圆型防波堤三维有限元分析
• 4.1 开孔半圆型防波堤三维有限元计算模型的建立
• 4.2 冰力作用下开孔半圆型防波堤沉箱单元有限元计算分析
• 4.2.1 小开孔半圆型防波堤
• 4.2.2 无开孔半圆型防波堤
• 4.2.3 开孔增大对结构内力的影响
• 4.2.4 沉箱壁变厚对结构内力的影响
• 4.3 冰荷载与波浪荷载作用的半圆型防波堤应力分布比较
• 4.4 结论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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