港口专业毕业设计外文翻译甲板上不规则波的举力试验研究.docx
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港口专业毕业设计外文翻译甲板上不规则波的举力试验研究
毕业设计外文资料翻译
学院:
土木工程学院
专业班级:
港口航道与海岸工程港口081
学生姓名:
学号:
指导教师:
外文出处:
ChinaOceanEngineering
附件:
1.外文资料翻译译文;2.外文原文
指导教师评语:
签名:
年月日
甲板上不规则波的举力试验研究
摘要:
实验室设置探讨不规则波裸露的高桩码头上升负荷。
它显示量纲上升负荷增大到最大,增加相对间隙,然后降低。
相应的峰值力相对清除链接范围从0.4到0.8。
相对间隙超过一定值时,波不能达到甲板的底面则力变为零。
不同量纲力趋势的甲板上显示的力度趋于减少,相对的甲板宽度增加,相对宽度,然后减慢下降后的相对甲板宽度增加或减少到一定值。
相当于波接触宽度x长度与最大举力相关的压力分布。
当x是大于B的宽度时,载荷的统计分布服从韦伯分布。
实际数据的分析结果表明了一种新的无量纲波在甲板上上升负荷和在不同超越概率的波浪载荷之间的转换率的估测模型。
表现一个比较新的估测模型和现在广泛使用的三种估测模型之间的关系。
这些结果被用来作为码头结构设计有益的参考。
关键词:
不规则波;拔力;高桩码头
1.介绍
随着沿海资源的开发,需要开发开放式结构的码头,如边际码头,独立码头,人工岛,停泊港口以外的海豚,海上平台的需求逐日增加。
通常,这些设施建造地点没有防波堤保护,经常发生因大风浪达到上层建筑而导致甲板严重损害的现象。
据说是由于一些类似的海洋结构已损坏的桥面标高不合理的结果。
对于部署在这些部分的结构,甲板应设计在临近上层建筑,以确保发生波浪力的概率很低,在甲板应该强大到足以承受波浪载荷。
此外,其他应考虑的因素,如材料成本,这表明适当选择桥面标高和码头的结构设计是非常有必要的。
因此,应当准确的估测大大甲板上甲板波上升与在各种波浪条件下不同结构的几何负载离子,使之在设计使用中成为重要指标。
附近的静止水位(王,1970年几个板块研究解决了波上升负荷的问题;戈达,1967年;郭、蔡,1980;Patarapanich,1984;Wood和Peregrine,1996年;李和黄,1997年;周等人,2003年,2004年;任等人,2007)。
在一些调查中,在对曲线进行了理论分析的基础上考察了动量和能量的因素(王,1970)。
戈达(1967)建议考虑甲板上势头增加的因素,提出了以水的质量随时间变化的理论为基础的栈桥上托力的经验公式。
他认为这是冲力的组成部分,有助于计算裸露的栈桥甲板上的最大浮升力。
中国港湾工程(1994)设计手册中的建议用一个相对简单且广泛使用的公式来估计甲板上的浮升力。
郭和蔡(1980)进行了实验,测量了站立在浅水的纵梁及裸露在破碎波下的横板的上升负荷,然后提出了一个实证模型。
周和陈(2003年,2004年)提出了另一个波横板上升的实验研究方案,该实验考虑到间隙、波陡和甲板宽度的效果。
波上升被认为是由两部分组成,一个是持续时间短的影响力,另一种是持续时间长的影响力。
在某些情况下,影响组件大多超过了缓慢变化幅度的10倍。
由于指导方面的力度与影响因素的复杂性,冲击上升负荷是不容易获得的。
大多数是在现有模型基础上进行定期波测试,测得的数据非常分散,导致不同型号上得出的的结果的测量范围之间存在着重大差异,即使现有的方法根据自己的情况可以提供足够的负载估计,实际操作上仍强烈建议采取进一步系统的研究调查。
2.实验设置和程序
波浪水槽波的测试分别在1.0米宽,1.2米深,80米长的水槽中进行,如图1所示。
将所提供的水槽的一部分,分为两部分,分别为0.5米和0.5米。
一个是试验段,另一种是采用第二反射波能量扩散。
为了减轻波的反射波,消散缓坡位于水槽两端。
生成波浪的造波机置于水槽的另一端。
在裸露的的高桩码头的甲板上,构建了一个1.5厘米厚的PVC板。
波传播方向上的宽度是B。
向下的横梁,高8厘米,宽4厘米。
横梁(中心到中心)之间的距离为24.75厘米。
向下的纵向梁高5厘米,2厘米宽。
纵梁之间的距离(中心到中心)是20厘米,如图1所示。
测试涵盖了波浪条件范围(JONSWAP,显着的入射波高Hs=5,10,15,20厘米,平均入射波浪周期Tm=1.0,1.2,1.5,2.0,2.5秒)。
桥面宽度为=30,50,80,102厘米。
对六种不同比率间隙Ĥ的重大事故浪高H/Hs进行了测试:
H/H=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.6。
水深在码头模型D=50厘米。
间隔波代表用来消散波的多次反射。
每一波集的持续时间为5〜9分钟,波数为120〜150。
每个测试组重复3次,这样可以保证测量数据的可靠性。
数据采集的采样时间间隔为1/125秒。
上述条件下进行的测试约200套。
图1。
裸露的高桩码头(单位:
厘米,规模:
1:
36)的实验装置示意图。
3.结果与讨论
3.1分布长度与上升高桩码头甲板上的力的关系
空间压力分布与上升曲线已被归类为冲击型和统一类型,从图2~图4中的测试所示。
最大的上升荷载普遍落后的最大的冲击压力是均匀分布的压力。
这意味着,举力最大的冲击压力不是最大的。
均匀分布相应的压力相对较小,而分布的长度是大的。
波长度的分布长度随着间隙的递减而增加。
相反,对于冲击型分布,压力是非常大的,但在小范围内不一定。
相关的分配长度也符合上述规律。
分布长度随着研究者和估计方法的不同而各不相同。
例如,郭和蔡(1980)使用L/4,而戈达使用L/9〜L/6。
选择波长的恒定比例,这里指的分布长度是不合理的,因为具有相同的波长情况下的值将保持不变,甚至不同的间隙导致的实的现象也是显然不一致的,相应的间隙越大,分布长度越小。
这将导致在浮升力过高估计。
这是可以理解的上升压力的表面(即波作用面)是密切相关的波接触长度。
因此,使用波接触长度来表达的分布长度似乎更为合理。
对实验数据的概括和分析可以得出,统一类型的分布长度等于x。
当x大于B的宽度时:
图2.甲板上(统一类型,相应的波接触长度×1%=0.93米)的压力分布。
图3.甲板上(统一类型,相应的波接触长度×1%=0.5米)的压力分布。
图4.甲板上的压力分布(冲击型,相应的波接触长度X=0.93米)。
3.2裸露的高桩码头上波对甲板的冲击负荷
3.2.1实际几何和流体力学变量等参数分析
实测数据的分析证实,影响升力的主导因素是波高,波长,甲板粗糙度,甲板宽度。
3.2.1.1间隙的影响
甲板上的无量纲上升负荷
相对关
绘在图5中
其中P1%表示甲板长度单位波在甲板举力(超越概率为1%)的最高值,该长度方向垂直于波的传播方向;上半年%入射波高(超越概率1%);h是甲板间隙1%,在最大的自由表面高程水位(与H1%L处)以上;Ls是显着的入射波长(显着的波动周期);×1%是波接触长度(1%,L处);系数1.1归因于波反射的放大系数。
当x1%是大于B的宽度时,其中B、D为水深。
图5.量纲最大抬升与相对间隙力
图5中可以看到相对间隙的量纲上升负荷的明显趋势。
这表明,力先随着间隙的日益增大增至最大值,然后再下降。
应当指出,相应的高峰上升力与相对的间隙不是一个固定值,范围从0.4到0.8。
甲板上升到一定水平,其中波低于间隙,波峰不能碰在甲板上,其上的力度变为零。
应当指出的是,甲板与横梁所经历的力度不同,表现出的行为也不同,它受到了甲板配置的影响。
对于有梁的甲板,相应的峰值力和零力的间隙往往随间隙缓慢减少。
下梁波反映了传入波浪浪高增加的结果,波高的增加,表明接近甲板上的波场的动态的增强,其结果是强化波峰可以达到甲板的很高处,转移波运动区域的压力峰值点。
脉冲压力受到波动力学的影响,在低间隙期间,浪高的气垫压力可以起到减轻和统一的作用,对冲击压力的影响不大。
然而,净空高方面,由于没有气垫,大浪高波的能量大,会导致较大的脉冲压力。
在具有相同波高的情况下,波动力学是相同的,这意味着此时最大的冲击压力将取决于间隙和波陡。
在间隙过大的情况下,压力峰值通常出现在大波陡处,而高峰期的压力将出现在小间隙情况下小的波陡处。
3.2.1.2甲板宽度的影响
图6描述了相对于甲板宽度的最大浮升力(超越概率为1%),由图易见,增加甲板宽度,对应于桥面宽度的绘制曲线也上升,当甲板宽度增大到一定值时,曲线保持不变。
在某些情况下,曲线略有下降。
根据测试,趋势的力度可以解释如下:
狭窄的甲板的宽度小于波的宽度,整个甲板裸露于波浪的拍打中,并且甲板越宽,浪运动表面就越大,全部力量就波及越远。
力度保持不变时,甲板宽度相当于运动波宽度。
随着甲板变得更宽,力也将增加。
它表明,总力量的变化导致了甲板上波峰和波谷的更替变换。
假设桥面宽度比一次波长大,考虑到二次波的经验值可以预计出总的力度将增加。
所以从上面分布长度与波作用宽度的分析可以看出,只考虑到用波长来表示压力分布的长度是不合理的。
图6与甲板的宽度最大的上升负荷
图7明确展现了提升力的LS/B关系,表明随着甲板宽度的增加(即LS/B的比例),波浪力有减少的趋势,当桥面宽度低于一定值时,曲线下降速度将减缓。
这归因于以下原因:
第一,作为甲板宽度比波作用面宽度较小,行动上的接触区域集中,甲板上的压力分布几乎是恒定的,因此甲板宽度的略有变化对总力度的影响不大。
第二,在波运动宽度不超过甲板宽度一定限额时,非均质波行动总力度将略有减少。
第三,当甲板宽度超过运动波浪一定宽度时,总力度将提高一点,压力分布长度保持不变,因此无因次力似乎几乎不变。
应当指出,在一个大的间隙水平下,桥面宽度大多比波宽度大,因此无因次上升曲线随着桥面宽度上网增加将略有下降。
图7上升与LS/B无量纲最大负载
3.2.2上升负荷估测模型
被发现的波面,空气层和波动力学的影响的角度裸露的高桩码头的甲板上装载过程的主导影响因素。
基于测量数据的分析,估测新方法开发利用信封所有的测试,以确保在工程应用中的安全,如式(3)所示。
包括相对甲板宽度的影响系数为1.1介绍了在计算坝顶高程从甲板上和向下的光束代表波的反射。
3.2.3比较的测量与估测的无量纲举力的新方法
波在甲板上升负荷估测公式(3)与图8和图9中测得的数据的比较表明,新的估测方法,给出了一个上升幅度大曲线的好成绩,而在这个模型中的偏差主要来源于是小幅度的力度。
主要发展趋势是,它低估净空高情况下的力度,相应的力度变小从而避免了设计时的严重形势。
一般来说,模型给出了保守的设计成果。
3.2.4新的估测方法与现有估测方法的比较
图10给出了四个新的估测模型和现有的三个估测模型图之间比较的例子。
其中压力分布长度为L/4×1%(无波的反射系数)和L/6×1%(有波反映系数),分别都满足戈达模型(1967年)。
现有的指导模型(1994)是由郭,蔡于1980年提出的新的估测方法。
在×1%比B大的情况下,值取为B。
比较结果显示以下细节:
若仅作为一个结果,而不考虑甲板宽度的影响,现有的指导模型高估了宽甲板(宽度B=LS)的力度,但在狭窄的甲板上(宽度=L处/8)却低估了其力度。
根据现有的指导模型估测,最大的抬升力出现在静止水位,其中不同的趋势仍然出现在在上述测试中水位的相对间隙处。
在力度峰值发生H/1%=0.4〜0.8处,力值大幅降低,再结合间隙增加的线性关系,从而可以估测间隙过大时抬升力是比较小的。
窄波接触长度范围可以消除相应的有效上升力,坝顶的高程计算不考虑波的反射影响。
戈达模型给出非常大的上升负荷估测,戈达模型适于安装在开放式栈桥的深水处,从结构而来的反射波很巨大,其形成的干扰驻波将对甲板造成很大的压力影响。
郭蔡模型猜测是脉冲压力导致了上升荷载,从而给出了比较接近的结果。
采用了和波长成正比的分布长度Ls/6,但它独立于净空,从而导致高估波浪力的大波长度和甲板高的间隙。
与图10中其他模型的估测相比,考虑甲板配置和反射波的影响效果,该处得出的方程呈现出显着的改善。
此外,应注意下梁和停泊成员的力度,贡献大曲线在净空高级别码头的上层建筑,但在这种情况下,波不能达到甲板,甲板上的力度是零。
因此,间隙过大的情况下,甲板上的力度,向下的光束和靠泊部分应分别计算,总和将会是期望的结果。
个案研究中的应用与实际结果证实,它提供了一个更加一致的估测值。
图8量纲最大上升负荷和最大包络。
图9测量量纲上升曲线提出的新的估测方法的比较。
图10新的估测模型与现有的估测模型的比较。
3.3上升荷载的概率分布
波在甲板上升是由随机的不规则波负载引起的。
正常的参数的数据分布,三参数伽玛分布,韦伯分布和瑞利分布,是Kolmogorov-Smirnov主张的检验四种型号测试的。
从研究的结论中得出,它几乎符合75%的测试数据集的韦伯分布,主要是由那些相关情况而使间隙过大。
更高的间隙偏差是可以理解的,因为更高层次的甲板上,在随机波浪序列的小浪不能达到甲板,此时相应的力度数据集的值是零。
韦伯模型测量上升负荷差拟合结果中的实际数据的分析结果证实,负荷分布服从韦伯分布,波浪载荷与不同超越概率的转化率展示在表1。
表1不同超越概率的波浪载荷之间的兑换比率
4.结论
如表1所示,韦伯分布提出了描述上升负荷的统计分布方法。
从测力分析推导出波浪载荷与不同超越概率的转化率,。
该部分分为冲击型和均匀型,上升曲线相关的空间压力。
最大上升负荷普遍落后的最大的冲击压力与均匀分布的压力有关。
这意味着,举力最大的冲击压力不是最大的。
均匀分布相应的压力相对较小,而分布的长度是随着大波长度的增加和消除而减少和增加。
概括和分析实验数据证实,该统一类型的分布,长度相当于×1%。
当x1%的宽度大于B时,值取B。
加载过程中占主导地位的变量是入射波的高度,入射波长,甲板仍然水位以上的间隙,桥面宽度。
结果表明相对间隙超过一定值时,波不能达到甲板的底面则力变为零。
不同量纲力趋势的甲板上显示的力度趋于减少,相对的甲板宽度增加,当相对甲板宽度增加或减少到一定值时,相对于宽度的曲线将减慢下降,相对于净空高度的相应的峰值力范围将从0.4到0.8。
当间隙超过波峰时,可达到甲板的垂直距离,此时力度变为零。
实验显示,甲板宽度增加时受力趋于减少,相对宽度的无量纲力的趋势,然后减少减慢后甲板宽度的增加或减少到一定值。
通过所有测试结果可以得出一种新的估测方法,该方法考虑到两个主要因素,即相对间隙和相对甲板宽度。
结果表明,新的估测方法,给出了一个大幅度上升曲线的好成绩,而在这个模型中的偏差主要来源于是小幅度的力度。
该方法的主要发展趋势是,它低估净空高情况下的力度,相应的力度变小从而避免了设计时的严重形势。
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外文原文(复印件)
ExperimentalInvestigationofIrregularWaveUpliftForceonDeck
ABSTRACT
Alaboratorysetupwasdevelopedtoinvestigateirregularwaveupliftloadsonexposedhigh-pilejetties.Itisshownthatthedimensionlessupliftloadincreasestothemaximumwithanincreasingrelativeclearanceandthendecreases.Therelativeclearancecorrespondingtothepeakforceislinkedtoarangefrom0.4to0.8.Whentherelativeclearanceexceedsacertainvalue,thewavecannotreachtheundersideofthedeckandtheforcebecomeszero.Distincttrendsofdimensionlessforcewitharelativewidthofdeckshowthattheforcetendstodecreaseastherelativedeckwidthincreases,andthenthedecreaseslowsdownaftertherelativedeckwidthincreasesordecreasestoacertainvalue.Thepressuredistributionlengthassociatedwiththemaximumupliftforceisequivalenttothewavecontactwidthx.WhenxislargerthanthewidthofdeckB,itistakenasB.ThestatisticaldistributionofloadsobeystheWeibulldistribution.Theresultsfromtheanalysesoftherealdatasuggestanewdimensionlesspredictionmodelonwave-in-deckupliftloadsandtheconversionratiobetweenwaveloadsatdifferentexceedanceprobabilities.Acomparisonismadebetweenthenewpredictionmodelandtheexistingwidelyusedthreepredictionmodels.Theseresultsareusedasusefulreferencesforstructuraldesignofthejetty.
Keywords:
irregularwave;upliftforce;high-pilejetty
1.Introduction
Alongwiththeincreaseofthedemandforcoastalresourcesexploitation,theneedfordevelopingopenstructures,suchasmarginalquay,detachedwharf,artificialisland,mooringdolphinoutsideharbor,andoffshoreplatformisofconsiderableinterest.Thesefacilitiesareusuallyconstructedinlocationswithoutbreakwaterprotection,andseveredamagesofdeckoftenoccurduetolargewavesreachingthesuperstructure.Anumberofsimilaroceanstructureshavebeenreportedlydamagedasaresultofirrationaldeckelevation.Forstructuresdeployedatsuchsites,thedecklevelshouldbedesignedatanallowancetoensurealowprobabilityofoccurrenceofwaveforcesonthesuperstructureandthedeckshouldbestrongenoughtowithstandthewaveloads.Inaddition,otherfactorsshouldbeconsideredsuchasmaterialcostswhichindicatesappropriateselectionofdeckelevationandstructuraldesignofthewharf.Therefore,accuratepredictionofwave-in-deckupliftloadsondeckwithdifferentstructuralgeometriesundervariouswaveconditionsareconsiderablyimportantforguidanceusedindesign.Severalresearcheshaveaddressedtheproblemofwaveupliftloadsonslabsnearthestillwaterlevel(Wang,1970;Goda,1967;GuoandCai,1980;Patarapanich,1984;WoodandPeregrine,1996;LiandHuang,1997;Zhouetal.,2003,2004;Renetal.,2007).Insomeinvestigations,theforcesweretheoreticallyanalyzedbasedonmomentumandenergyconsiderations(Wang,1970).Goda(1
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