斜向和多向不規(guī)則波作用于直立堤上波浪力的概率分布和頻域特性.pdf

1、直立式防波堤是最常用的海工建筑物之一,作用于它的主要荷載是波浪力.傳統(tǒng)的研究和工程規(guī)范多數(shù)為單向波正向擊堤情況,對斜向不規(guī)則波特別是多向不規(guī)則波與直立堤相互作用的研究則開展的比較少.實際上天然海浪是多向不規(guī)則的,而且常斜向擊堤,在堤前形成短峰波,可能產(chǎn)生比立波更大的單位堤長波浪力.處理不規(guī)則波與建筑物的相互作用主要有4種方法,即特征波法、概率分析法、譜分析法和模型試驗法.隨著以概率論為基礎(chǔ)的可靠度設(shè)計和優(yōu)化分析在海岸工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,不

2、規(guī)則波浪力的概率分布成為研究重點.譜分析法是研究波浪力的頻率構(gòu)成和能量分布特性,并且常與概率分析法結(jié)合起來,以確定不同波力譜下不同累積率的波浪力.該文在物理模型試驗的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了斜向和多向不規(guī)則波波浪力的概率分布和頻域特性.該文的內(nèi)容為國家自然科學(xué)基金資助項目(50079001)的部分成果,物理模型試驗在大連理工大學(xué)海岸與近海工程國家重點實驗室的綜合水池中進(jìn)行.試驗采用Goda建議的JONSWAP譜來模擬不規(guī)則波浪,方向分布函數(shù)采

3、用光易型分布.波浪入射方向或主方向的范圍為0°~60°,方向分布寬度s分別取為10,40,∞(單向不規(guī)則波).采用三種深水波陡:S<,op>=0.02、0.03和0.04和三種波高H<,s>=0.06cm、0.09cm和0.12cm,水深d=0.45m.通過試驗結(jié)果分析,給出了作用在直立堤上的單位堤長波浪力的概率分布形式,討論了波向角、波浪方向分布寬度(波浪多向性)、波陡及相對波高等因素對單位堤長波浪力概率分布參數(shù)的影響,給出了斜向和多

4、向波作用于直立堤上單元堤長的總力統(tǒng)計分布規(guī)律.分析了斜向和多向不規(guī)則波作用于直立堤上波浪力的頻域特性.為了判別線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)之間的界限,計算了波面和單元堤長上的波浪力之間的相干數(shù),并給出了波向角、波浪方向分布寬度(波浪多向性)、波陡等因素對相干數(shù)變化規(guī)律的影響;采用理論推導(dǎo)和試驗分析相結(jié)合的方法,導(dǎo)得了斜向和多向不規(guī)則波作用于直立堤上波浪力的傳遞函數(shù),給出了線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的界限,以及非線性系統(tǒng)的頻域特性;研究了波力譜特征值和