波浪荷载载各种工程中的确定

波浪荷载在各种工程中的确定 1 波浪荷载在各种工程中的确定 在海洋工程中，无论是在石油钻井平台还是跨海工程，波浪荷载对结构的破坏都是不容忽视的因素。在海上大跨度桥梁的建设中，无论是施工过程还是整体设计，波浪荷载的研究都有重大工程意义，特别是对于诸如斜拉桥、悬索桥桥塔等大型墩式结构，更是如此。 波浪力的计算需要两方面理论的支持：波浪运动理论及波浪荷载计算理论。前者研究波浪的运动，后者在已知波浪运动的前提下计算波浪对水中物体的作用。对于规则波，常采用的波浪运动理论有Airy 理论、Stokes 理论、椭圆余弦波以及孤立波理论。Airy 理论以静水面代替波面，适用于振幅较小、水深较大的情况；Stokes 理论可以考虑波高的2 阶以及更高阶项，Airy 理论可认为是Stokes 的1 阶形式；椭圆余弦波计算较为繁琐，工程运用仍较少；孤立波理论用于考虑孤立波，即水质点相对水体移动的非振动波。关于波浪荷载计算理论，不同的结构形式是不同的。而小直径桩的波浪荷载计算主要采用试验测量及经验分析的方法。其中，使用最广泛的是Morrison 于1952 年提出的莫里森公式，这一公式本身以及有关的试验测量理论和测量资料，都有了很大的进展，已被许多国家的设计规范所采纳。 下面我将对波浪荷载理论及其在近海结构、跨海结构、钻井平台结构中的运用作简要叙述。 1 常用的波浪运动理论 1.1 微幅波理论 微幅波理论是应用势函数来研究波浪运动的一种线性波浪理论。 （1）水深无限时推进波的势函数： sin()2kzgH ekxt H为波高， 为波浪圆频率，2T ， k为波数，2kL。 在无限水深的推进波中波周期T与波长L0不是独立的，他们之间具有一定的关系： 20000222gTLLgLgTcT 0c 为波速。 （2）水深有限时推进波的势函数： () sin()2gHchk dzkxtchkd 在有限水深的推进波中波周期T与波长L的关系为： 2222gTLthkdLgLgTcthkdthkdT 假定波浪在浅水中推进时，其波周期T保持不变，则： 波浪荷载在各种工程中的确定 2 00LcthkdLc 它说明了在微幅波理论适用的范围内，波浪由深水向浅水推进时的波长与波速变化规律。 1.2 有限振幅波理论 有限振幅波理论仍假定波浪运动为势运动，可以用速度势来描述波浪运动的状态。 基本方程： 222222220xxzz  和 为波浪运动的速度势和流函数。 z 坐标垂直于波得速方向...