连岸浮式栈桥水动力性能与运动响应研究

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1、分类号：U661.1密级：公开学号：129010034工学硕士学位论文连岸浮式栈桥水动力性能与运动响应研究学生姓名付佳指导教师王志东教授江苏科技大学二O一五年三月IAThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheStudyofHydrodynamicPerformanceandMotionResponseforShoreFloatingPierSubmittedbyFuJiaSupervisedbyProfessorWangZhi-dongJiangsuUniver

2、sityofScienceandTechnologyMarch,2015II江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：付佳2015年3月30日III江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论

3、文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：付佳指导教师签名：王志东2015年3月30日2015年3月30日IV摘要摘要连岸浮式栈桥系统是一种布置于近海区域，由多个桥节拼接而成，用于岛岸之间运输物资、设备、车辆的桥式结构物。由于浮式栈桥系统由多个浮体组成，多浮体之间会产生水动力干扰，同时相邻桥节之间的连接缆绳及系泊系统等构成了一个强非线性系统，因此浮式栈桥在海洋环境中具有十分复杂的运动响应特

4、性。准确预报浮式栈桥系统运动响应对浮式栈桥的施工，运营安全等具有十分重要的意义。本文以南海某岛礁处的轻载浮式栈桥与重载浮式栈桥设计为背景，应用基于三维势流理论的SESAM软件开展了浮式栈桥的水动力分析与运动响应预报。论文的具体工作与主要研究成果如下：（1）较为全面地回顾和总结了国内外有关多浮体水动力分析与运动响应的研究进展，概述了系泊系统的研究方法，提出本文的研究内容与创新点。（2）系统介绍了多浮体水动力性能的基本原理，并对SESAM软件中多浮体水动力分析程序HydroD/Wadam模块的准确性加以验证。其结果表明，应用HydroD/Wadam模块的计算结果与相关文献的理论计算和

5、试验结果较好地吻合，为下面的计算工作提供依据。（3）应用SESAM软件的HydroD/Wadam模块开展了轻载浮式栈桥单桥节与多桥节的频域计算工作，得到不同波浪入射角时单桥节的水动力系数。同时，进一步考虑了桥节间的相互干扰作用、桥节的间距以及水深等因素对多桥节水动力参数的影响。结果表明：在纵荡方向，单桥节的附加质量与辐射阻尼均大于多桥节中各桥节的附加质量与辐射阻尼。随着桥节间距的增大，桥节a5（最靠近水侧桥节）的附加质量与辐射阻尼呈现振荡式递增趋势，二阶波浪力传递函数呈振荡式减少，建议选取桥节间距为1.5m。当水深小于10m时，桥节a5的RAO与一阶波浪力在纵荡方向随着水深的增大

6、而减少，垂荡方向随着水深的增大而增大。当水深大于10m时，水深对桥节a5的水动力系数影响很小。（4）应用SESAM软件的SIMO模块对不规则波中的轻载浮式栈桥单桥节进行时域计算，同时通过粘性流体力学计算软件FINE/Marine对单桥节的静水衰减试验进行模拟，计算得到阻尼比，分析粘性作用对单桥节运动响应与系泊缆绳张力的影响。进一步应用SIMO模块对不规则波下的轻载浮式栈桥多桥节进行时域计算，分析有无缆绳连接、波浪入射角等因素对浮式栈桥的运动响应、系泊缆绳张力与连接缆绳张力的影响。结果表明：对单一桥节垂荡、横摇和纵摇方向添加阻尼比后，单桥节六自由度运动响应均有所减少。有缆绳连接时，

7、相邻桥节的相对纵荡、相对垂荡位移较无缆绳连接时均有减小，在有义波高为1.25m，谱峰周期为6s时，有缆绳连接的桥节间最大相对纵荡运动范围是无缆绳连接时的0.55倍。同时系泊缆绳张力均大于无缆绳连接时系泊缆绳张力。浪向角从90°增加到180°，桥节的横荡与垂荡运动响应随之减少。当V江苏科技大学工学硕士学位论文浪向为105°时，相邻桥节间的相对纵荡位移达到最大。综上所述，相邻桥节间有缆绳连接可以大幅度减少相对运动位移，并且在布置浮式栈桥时，建议选取浪向角为150°~180°。（5）应