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考虑波致海床动态响应的单桩水平阻抗计算方法
1
作者
杨明辉
蔡明辉
+1 位作者
陈波
杨汉
《岩土力学》
北大核心
2025年第5期1563-1572,共10页
海洋环境下高强度波浪荷载易引发桩周海床土体内应力变化,进而影响埋置段单桩承载性能,因此波浪引起的海床动态响应在海洋环境中对单桩水平阻抗性能存在显著影响。为此,首先将海洋波浪视为一定频率的简谐波,基于土体多孔弹性假设的完全...
海洋环境下高强度波浪荷载易引发桩周海床土体内应力变化,进而影响埋置段单桩承载性能,因此波浪引起的海床动态响应在海洋环境中对单桩水平阻抗性能存在显著影响。为此,首先将海洋波浪视为一定频率的简谐波,基于土体多孔弹性假设的完全动态(fully dynamic,简称FD)模型分析了海床土体在线性波浪荷载作用下产生的动态响应,导得海床土体动态响应后作用于桩段的水平外荷载形式;在此基础上,采用Winkler地基和Euler梁模型模拟桩-海床土体系,并利用传递矩阵法解决土体分层问题,提出了一种单桩水平阻抗计算解析解,该公式可充分考虑波致海床动态响应对单桩水平阻抗值的影响。与前人试验结果对比,验证了该方法的合理性;最后对海床动态响应情况下影响单桩水平阻抗值的各主要因素进行了对比分析。计算结果表明,海洋环境下的单桩水平动力阻抗受波浪强度、桩径以及海床土体参数有关。而海床动态响应对单桩水平阻抗的影响则主要表现为在某一频段内刚度Kh的波动与阻尼Ch的提升,而在该频段外单桩阻抗与未考虑海床动态响应的结果近似。此外,该影响频段的范围随着桩径、桩土刚度比与渗透系数的增大而逐步增大。
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关键词
单桩基础
水平阻抗
波浪荷载
海床动态响应
WINKLER地基
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职称材料
基于频谱分析的二阶非线性随机波作用下海床液化概率计算
2
作者
蔡明辉
杨明辉
杨汉
《海洋工程》
北大核心
2025年第2期102-113,共12页
恶劣海况条件下由波浪荷载引起的海床液化是造成海洋结构物失稳的主要因素之一。为研究恶劣海况条件下海床最大液化深度的响应问题,首先将海洋波浪视为二阶非线性随机波,并以波浪频谱作为描述随机波浪的主要参数,推导了海床内部超孔隙...
恶劣海况条件下由波浪荷载引起的海床液化是造成海洋结构物失稳的主要因素之一。为研究恶劣海况条件下海床最大液化深度的响应问题,首先将海洋波浪视为二阶非线性随机波,并以波浪频谱作为描述随机波浪的主要参数,推导了海床内部超孔隙水压力响应频谱与随机波频谱关系式。在此基础上,考虑了随机波浪荷载作用下海床动态响应计算结果的不确定性,依据基于瑞利变换的概率分析方法,结合二阶非线性随机波作用下超孔隙水压力动态响应解析解,提出了以频谱为基础计算参数的非线性随机波作用下海床土体液化概率的求解方法,该方法可直接计算不同深度处海床液化概率值,概率计算过程简便高效,并与他人的试验数据对比,验证了该方法的实用性。最后,利用Jonswap谱作为输入频谱进行分析,分析结果显示:有效波高Hs与显著波周期Ts的增大会增大不同深度处的海床液化概率,且最大液化深度也随之增加;而在相同的波浪等级下,最大液化深度随水深d的减小而增大;非均匀海床上覆土层的性质主导了海床的液化概率分布情况。
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关键词
二阶非线性随机波
波浪荷载
海床动态响应
频谱
液化概率
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职称材料
椭圆余弦波作用下考虑桩身振动的桩-土相互作用
被引量：
2
3
作者
张忆州
廖晨聪
陈锦剑
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第1期85-92,共8页
针对海洋中浅水区域的单桩基础,建立了包含波浪、海床和单桩的三维数值模型,考虑浅水环境中椭圆余弦波与海洋风浪引起的桩身振动的共同作用,研究了桩-土耦合系统的动态响应问题.其中,波浪模型的椭圆余弦波采用Navier-Stokes方程控制,海...
针对海洋中浅水区域的单桩基础,建立了包含波浪、海床和单桩的三维数值模型,考虑浅水环境中椭圆余弦波与海洋风浪引起的桩身振动的共同作用,研究了桩-土耦合系统的动态响应问题.其中,波浪模型的椭圆余弦波采用Navier-Stokes方程控制,海床模型视为各向同性的多孔介质,并采用Biot方程模拟土体与孔隙水的动态响应,单桩视为可变形弹性体,并引入周期性的水平位移来模拟桩身振动.同时,在验证模型准确性的基础上,分析了椭圆余弦波作用下桩身位移、桩周的海床孔隙水压及海床液化等变化情况,并对波浪及海床的主要特性参数进行了分析.结果表明:桩身振动会导致桩顶区域的海床孔隙水压出现局部变化,并使孔隙水压沿海床深度方向的减小趋势变缓;波浪与海床的特性参数对孔隙水压的分布影响显著.
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关键词
单桩基础
桩身振动
椭圆余弦波
桩-土相互作用
动态
海床
响应
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职称材料
题名
考虑波致海床动态响应的单桩水平阻抗计算方法
1
作者
杨明辉
蔡明辉
陈波
杨汉
机构
厦门大学建筑与土木工程学院
中铁南方投资集团有限公司
出处
《岩土力学》
北大核心
2025年第5期1563-1572,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(No.51678230)
中铁南方投资集团有限公司科技研究开发计划项目(No.202208)。
文摘
海洋环境下高强度波浪荷载易引发桩周海床土体内应力变化,进而影响埋置段单桩承载性能,因此波浪引起的海床动态响应在海洋环境中对单桩水平阻抗性能存在显著影响。为此,首先将海洋波浪视为一定频率的简谐波,基于土体多孔弹性假设的完全动态(fully dynamic,简称FD)模型分析了海床土体在线性波浪荷载作用下产生的动态响应,导得海床土体动态响应后作用于桩段的水平外荷载形式;在此基础上,采用Winkler地基和Euler梁模型模拟桩-海床土体系,并利用传递矩阵法解决土体分层问题,提出了一种单桩水平阻抗计算解析解,该公式可充分考虑波致海床动态响应对单桩水平阻抗值的影响。与前人试验结果对比,验证了该方法的合理性;最后对海床动态响应情况下影响单桩水平阻抗值的各主要因素进行了对比分析。计算结果表明,海洋环境下的单桩水平动力阻抗受波浪强度、桩径以及海床土体参数有关。而海床动态响应对单桩水平阻抗的影响则主要表现为在某一频段内刚度Kh的波动与阻尼Ch的提升,而在该频段外单桩阻抗与未考虑海床动态响应的结果近似。此外,该影响频段的范围随着桩径、桩土刚度比与渗透系数的增大而逐步增大。
关键词
单桩基础
水平阻抗
波浪荷载
海床动态响应
WINKLER地基
Keywords
single pile foundation
horizontal impedance
wave load
seabed dynamic response
Winkler foundation
分类号
TU473 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
基于频谱分析的二阶非线性随机波作用下海床液化概率计算
2
作者
蔡明辉
杨明辉
杨汉
机构
厦门大学建筑与土木工程学院
福建省滨海土木工程数字仿真重点实验室
出处
《海洋工程》
北大核心
2025年第2期102-113,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(51678230)
自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室自主项目(KLGHZ202104)
中铁南方投资集团有限公司科技研究开发计划项目(202208)。
文摘
恶劣海况条件下由波浪荷载引起的海床液化是造成海洋结构物失稳的主要因素之一。为研究恶劣海况条件下海床最大液化深度的响应问题,首先将海洋波浪视为二阶非线性随机波,并以波浪频谱作为描述随机波浪的主要参数,推导了海床内部超孔隙水压力响应频谱与随机波频谱关系式。在此基础上,考虑了随机波浪荷载作用下海床动态响应计算结果的不确定性,依据基于瑞利变换的概率分析方法,结合二阶非线性随机波作用下超孔隙水压力动态响应解析解,提出了以频谱为基础计算参数的非线性随机波作用下海床土体液化概率的求解方法,该方法可直接计算不同深度处海床液化概率值,概率计算过程简便高效,并与他人的试验数据对比,验证了该方法的实用性。最后,利用Jonswap谱作为输入频谱进行分析,分析结果显示:有效波高Hs与显著波周期Ts的增大会增大不同深度处的海床液化概率,且最大液化深度也随之增加;而在相同的波浪等级下,最大液化深度随水深d的减小而增大;非均匀海床上覆土层的性质主导了海床的液化概率分布情况。
关键词
二阶非线性随机波
波浪荷载
海床动态响应
频谱
液化概率
Keywords
second-order nonlinear random waves
wave loads
seabed dynamic response
frequency spectrum
liquefaction probability
分类号
TV139.2 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
椭圆余弦波作用下考虑桩身振动的桩-土相互作用
被引量：
2
3
作者
张忆州
廖晨聪
陈锦剑
机构
上海交通大学土木工程系
上海交通大学海洋工程国家重点实验室
出处
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第1期85-92,共8页
基金
国家自然科学基金(41372282
51679134
41602282)资助项目
文摘
针对海洋中浅水区域的单桩基础,建立了包含波浪、海床和单桩的三维数值模型,考虑浅水环境中椭圆余弦波与海洋风浪引起的桩身振动的共同作用,研究了桩-土耦合系统的动态响应问题.其中,波浪模型的椭圆余弦波采用Navier-Stokes方程控制,海床模型视为各向同性的多孔介质,并采用Biot方程模拟土体与孔隙水的动态响应,单桩视为可变形弹性体,并引入周期性的水平位移来模拟桩身振动.同时,在验证模型准确性的基础上,分析了椭圆余弦波作用下桩身位移、桩周的海床孔隙水压及海床液化等变化情况,并对波浪及海床的主要特性参数进行了分析.结果表明:桩身振动会导致桩顶区域的海床孔隙水压出现局部变化,并使孔隙水压沿海床深度方向的减小趋势变缓;波浪与海床的特性参数对孔隙水压的分布影响显著.
关键词
单桩基础
桩身振动
椭圆余弦波
桩-土相互作用
动态
海床
响应
Keywords
mono-pile foundation
pile rocking
cnoidal wave
seabed-pile interaction
dynamic seabed response
分类号
P751 [交通运输工程—港口、海岸及近海工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑波致海床动态响应的单桩水平阻抗计算方法
杨明辉
蔡明辉
陈波
杨汉
《岩土力学》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于频谱分析的二阶非线性随机波作用下海床液化概率计算
蔡明辉
杨明辉
杨汉
《海洋工程》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
椭圆余弦波作用下考虑桩身振动的桩-土相互作用
张忆州
廖晨聪
陈锦剑
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
2
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职称材料
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