海结原理(8)-环境载荷.讲课教案.ppt

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1、海结原理(8)-环境载荷.设计波参数：最大波高、周期、概率1、风载荷中国船级社规定：正常作业状态设计风速不小于：36m/s(70kn)自存状态设计风速不小于：51.5m/s(100kn)在遮蔽海区设计风速不小于：26m/s(50kn)1.1 CCS风载荷计算法规范规定风压计算公式：构件上的风力F计算公式：S：受风构件的正投影面积Ch：暴露在风中的构件的高度系数，其值可根据构件几何心距离设计水面的高度查表得到。Cs：暴露在风中的构件的形状系数，根据构件形状查表取得或根据风洞实验得到。如球形的取0.41.2 美国风载荷计算法实际上风力分为与风速方向一致的拖曳力FD和垂直于风向的升力FLCD：阻力系

2、数CL：升力系数1.3 脉动风压的动力效应结构的高度大于其宽度的5倍以上，自振周期长于0.5s，结构对动力相应比较敏感，就需要考虑风载荷动力相应，即在计算中考虑加入阵风系数：阵风系数:查表得到，是自振周期的函数2 波浪载荷线性波理论（微幅波）(初步设计中广泛采用)斯拖克斯波（2阶到5阶波）椭圆余弦波孤立波流函数绕射理论2.1 波浪理论2.2 线性波理论1、线性波浪理论假设：1)流体均匀且不可压缩；2)不计科氏力；3)不计表面张力；4)流体无旋；5)底部水平、静止且不可穿透；6)波浪为二维；7)波浪不受其他水流运动地影响；8)表面压力为尝数；9)波幅相对波长、水深为小良。2、波浪参数定义波高：H

3、周期：T波幅：A1/2H波长：L水深：d水表面质点高度：相对静止水面水质点相对轨迹中心地水平和垂直坐标：水支点运动地水平和垂直速度分良：3、线性波浪分类 4、线性波理论总结一造波水池长170米，宽6米，深4米，装有0.9144米深淡水。造波机产生波高0.1524米，周期1秒的波浪。计算波峰处位于静止水表面下0.6096米的水质点的速度和加速度5、线性波理论应用2.3 波浪载荷计算方法邱卡数:雷诺数:Um波峰处水质点的速度T波浪周期D构建直径 海水运动黏性系数步骤一：计算两个常数 K 和 Re步骤二：根据常数决定用哪个算法步骤三：如果用Morison方程dF:在体积dv、投影面积为dA的构件微段

4、上的波浪力垂直于构件轴线的速度和加速度；Cm 阻力系数，Cd惯性力系数。微分形式：竖直圆柱Morison方程（1）利用线性波浪理论的水质点速度和加速度带入上面的表达式，取,一个波浪周期内竖直圆柱受力变化水平放置圆柱受力3 冰载荷我国北部的渤海和黄海的冰情虽然不及严寒地区严重，但是在严重年份的2，3月份，对海上钻井平台、采油平台带来的影响也不容忽视。一般的办法是在冰期不作业。3.1 冰载荷的主要形式1.冰原包围 整个海面处于冰层覆盖状态。在潮流和风的作用下，大面积冰原呈整体移动，挤压平台。如果平台能够承受，冰原被桩腿切入或割裂。这种载荷呈现周期性，并伴随着振动。在大面积冰原破碎前，平台受到的挤压

5、力最大。3.1 冰载荷的主要形式2.流冰（浮冰）自由漂浮流动的冰块，冲击平台产生的冲击力。3.冰层膨胀 冬季气温急剧变化的情况下，整体冰盖层由于温度变化引起的冰体膨胀（冰密度变化）而产生的对平台的挤压的膨胀力。3.1 冰载荷的主要形式4.附连冰的拖曳力 平台四周海冰因温度下降而结成一体附连在平台上，冰体由于潮流和风力作用而移动产生对平台的拖曳力。由于水位的波动还会产生垂直的作用力（附连冰的重力和浮力）。5.流冰期冰块对平台的摩擦作用力 前两种冰载荷为主要形式。3.2 冰载荷计算1.大面积冰原挤压孤立垂直桩柱所产生的冰载荷P PmK1K2Rcbh(kN)m：桩柱的形状系数，对于圆柱采用0.9K1：局部挤压系数(2.53.0)K2:接触系数（0.30.45）Rc:冰块试样的极限抗压强度（kN/m2，渤黄海取1470）b:桩柱宽度或直径(m)h:冰层的计算厚度（国家主管部门提供实测资料）辽东湾1m，渤海湾0.8m,莱州湾0.7m，黄海北部0.8m3.2 冰载荷计算2.流冰块对桩柱的挤压力此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢