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基于时空有限元法的跨海桥梁上部结构极端波浪作用研究: 随着交通事业的蓬勃发展以及近海岸工程的不断开发，跨海桥梁作为“21世纪海上丝绸之路”的重要组成部分，越来越多的跨海桥梁正在不断往复杂海域兴建发展。但跨海桥梁所处的海洋环境极为复杂，常会遭受台风、海啸等复杂极端灾害的巨大威...; 黄博; 关键词：跨海桥梁数值模拟时空有限元方法; 文献传递

基于σ坐标和IBM的大型圆柱波浪力数值模拟被引量：5: 2014年; 为探讨波浪效应下大型圆柱所受的波浪力,以多层σ坐标变换模型为基础,模拟随时间变化的自由表面,建立了三维波浪与结构物相互作用的数学模型.对三维波浪与大型圆柱波浪力进行了数值模拟,用浸没边界法(IBM)处理不规则结构物表面.结果表明:圆柱波浪力、力矩的数值计算结果与试验结果和理论解吻合,水平波浪力和力矩随波数先增大然后减小,竖向波浪力随波数增大而减小,建立的三维数学模型能够很好地模拟结构物所受的波浪力及力矩.; 康啊真祝兵邢帆; 关键词：圆柱数学模型

极端波浪荷载作用下近海桥梁下方海床瞬态液化稳定性研究被引量：4: 2017年; 为研究极端波浪荷载作用下近海桥梁下方密实海床的瞬态液化稳定性,通过求解RANS方程和Biot方程,建立了极端波浪作用下箱梁下方密实海床动力响应的有限元数值模型。将该模型与以往试验结果对比,验证了该模型的准确性,基于此模型进一步研究了极端波浪作用下箱梁周围的波浪压力场分布及波浪特性、淹没深度对桥梁下方密实海床瞬态液化稳定性的影响。研究结果表明:处于淹没状态的箱梁对周围波压场影响较大,箱梁迎浪侧密实海床的瞬态液化深度大于背浪侧,液化深度幅值距离箱梁1/10~1/8波长范围内达到最大;随着波高与波浪周期的增大,箱梁左、右两侧密实海床瞬态液化深度均增大;在迎浪侧,当箱梁刚好完全被淹没时,海床瞬态液化深度最大,而在背浪侧,随着淹没深度增加,箱梁下方海床趋于安全。其研究结果可为跨海桥梁安全性分析提供参考。; 段伦良张启博黄博祝兵; 关键词：RANS方程海床液化箱梁

方形截面深水桥墩的地震响应分析方法研究被引量：5: 2017年; 为验证地震响应分析方法对方形截面深水桥墩的适用性,以边长为2m、高度为60m的正方形截面桥墩为例,分别采用解析法、数值法、结合法分析其在不同水深情况下的墩顶位移和墩底应力,并在此基础上对比方形截面和圆形截面桥墩地震响应的特点。结果表明:采用解析法按刚体运动计算方形截面桥墩的地震响应时,一定程度上夸大了动水压力的影响;采用数值法按弹性振动计算方形截面桥墩的地震响应时,水深增加的作用效果恰好与按刚体运动计算时相反,减小了桥墩的地震响应;采用结合法同时考虑地震作用下桥墩的刚体位移和弹性振动时,计算方形截面桥墩的地震响应更合理;方形截面桥墩与圆形截面桥墩的地震响应随水深的变化趋势类似。; 向宝山祝兵段伦良蔡子龙; 关键词：深水桥墩方形截面解析法数值法地震响应抗震分析

三维波浪作用下钢吊箱围堰下放过程受力研究被引量：13: 2018年; 为了解跨海大桥桥台施工过程中哑铃型钢吊箱围堰与波浪的相互作用,研究了围堰下放过程中所受的波浪力.基于RANS方程和k-ε湍流方程建立了波浪-围堰相互作用三维数值模型,并采用流体体积法捕捉自由液面.该模型不但考虑了钢护筒对围堰周围波浪场影响,而且考虑了围堰的整个动态下放过程.结果表明:钢护筒的存在以及围堰动态下放过程均会对围堰周围波浪场产生显著影响,考虑钢吊箱围堰动态下放过程时的受力较固定淹没深度处围堰的受力增大10%;随着波浪高度和波浪周期增大,钢吊箱围堰在下放过程中所受最大水平力呈现增大趋势.; 黄博段伦良祝兵; 关键词：波浪作用围堰三维模型数值模拟

跨海桥梁箱梁结构受波浪力作用试验研究被引量：10: 2017年; 为研究近海桥梁箱梁结构在风暴潮和飓风波浪作用下的灾变毁坏问题,以平潭海峡公铁两用大桥的水文条件和结构参数为基础,开展1∶30水槽模型试验研究箱梁结构所受波浪力作用。考虑不同梁体高程、淹没深度和浪高参数对梁体波浪力的影响,分析不同波浪条件下梁体受到的波浪力特点,以及波浪力峰值在不同参数影响下的变化规律。研究结果表明:波浪力包含准静力和抨击力两种成分,当淹没深度较低时抨击力作用较大,并随淹没系数的增加而不断减小;梁体处于淹没状态时,梁体底部所受的浮托力作用大大减轻梁体的有效自重,在水平向波浪力和倾覆弯矩的联合作用下导致梁体的脱落破坏;当淹没系数为1.5时,箱型梁体所受的浮托力达到最大,梁体在此条件下最容易发生脱落。; 张家玮祝兵康啊真黄博; 关键词：波浪力浮托力

基于波浪-多孔介质海床-结构物耦合模型的单桩基础波浪力分析被引量：6: 2019年; 为了研究波浪作用下多孔介质海床特性和结构物埋深及施工下放速度等因素对结构物所受波浪力的影响,采用修正RANS方程和Forchheimer饱和阻力模型控制流体流动,流体体积法(VOF)追踪自由液面,并采用κ-ε闭合方程进行求解,建立波浪-多孔介质海床-结构物相互作用研究的三维耦合数值分析模型。首先,进行数值模型的验证分析,包含多孔介质海床对波浪传播的衰减效应,波浪作用下结构物周围湍流流动以及海床多孔特性条件下WAVEFORCES结构物所受波浪力。然后,进行结构物所受水平波浪力影响因素的参数分析,主要包含波浪条件,多孔介质海床特性及结构物特性三个方面。结果表明:将多孔介质海床简化为刚性不可渗固体而忽视海床多孔特性,会低估结构物所受的波浪力数值;大波高长周期波浪作用下,深水结构物所受波浪力较大;海床孔隙率、颗粒直径、海床厚度显著影响结构物所受波浪力;同时,结构物直径、截面形式、埋置深度及其施工下放速度v等结构物特性对波浪力的影响同样显著。因此,工程实践中,应同时考虑波浪条件、多孔海床特性和结构物埋置深度及动态运动过程,合理计算结构物所受波浪力数值,以指导结构设计和施工。; 陈林雅郑东生王盼娣祝兵; 关键词：波浪力埋置深度

孤立波边界对流线型箱梁静气动力系数的影响被引量：1: 2019年; 近海台风波浪的气动干扰可能对桥面标高较低的近海桥梁主梁的气动特性产生显著影响。为研究孤立波边界对流线型箱梁的气动力系数的影响,针对流线型箱梁进行一系列参数化的风洞试验,并运用CFD方法模拟波浪边界影响下的二维风场,与试验结果进行验证。系统分析波峰位置、桥下净空、攻角和波高等条件对主梁气动力系数的影响。通过CFD流场分析对气动力系数变化的可能机理进行讨论。研究结果表明:相较于无波浪条件,随着波峰从上风向靠近主梁,主梁的气动力系数呈先降低后升高的趋势,在下风向梁体附近气动力系数达到极值,此后随着波峰远离,气动力系数逐渐减小。这是由于波浪与梁截面之间局部流场方向和压强发生变化。在桥下净空小于2倍的桥宽范围内,气动力系数变化幅度随桥下净空的减小而增大,随波高的增大而增大。; 张家玮康啊真祝兵薛世豪吴超; 关键词：箱梁气动力系数风洞试验桥下净空

三维波浪与圆端形吊箱围堰相互作用的数值模拟被引量：16: 2013年; 为研究波浪效应下不同吃水深度的圆端形吊箱围堰受波浪力的作用,运用多层σ坐标变换模型追踪随时间变化的波浪自由表面,引入浸没边界法(IBM法)处理不规则结构物界面,建立三维数值模型。以京沪高速铁路南京长江大桥7号墩施工采用的围堰为背景,运用建立的模型分析圆端形吊箱围堰与三维波浪的相互作用。分析结果表明:所建立的三维数值模型能够很好地模拟实际工程中三维波浪与不同吃水深度的截断柱体相互作用的问题;圆端形吊箱围堰不断下放的过程中,随着吃水深度的增加,围堰所受纵向波浪力呈上升的趋势、垂向波浪力减小,当吃水深度达到某一临界值并继续增加时,围堰所受波浪力的变化幅度很小。; 祝兵康啊真邢帆韩兴; 关键词：围堰数学模型

Wave-current interaction with a vertical square cylinder at different Reynolds numbers被引量：8: 2013年; Large eddy simulation is performed to study three-dimensional wave-current interaction with a square cylinder at different Reynolds numbers, ranging from 1,000 to 600,000. The Keulegan-Carpenter number is relevantly a constant of 0.6 for all cases. The Strouhal number, the mean and the RMS values of the effective drag coefficient in the streamwise and transverse directions are computed for various Reynolds numbers, and the velocity of a rep- resentative point in the turbulent zone is simulated to find the turbulent feature. It is found that the wave-current interaction should be considered as three-dimensional flow when the Reynolds number is high; under wave-current effect, there exists a critical Reynolds number, and when the Reynolds number is smaller than the critical one, current effect on wave can be nearly neglected; conversely, with the Reynolds number increasing, wave-currentstructure interaction is sensitive to the Reynolds number.; Azhen KangBing Zhu

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国家自然科学基金(51178397)

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