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《动水阻尼对桩基平台动力响应的影响问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、海洋学报。,o。o第N6n卷第期,年月November1989动水阻尼对桩基平台动力响应的影响问题罗传信刘春山唐红英(天津大学海洋工程研究所)由于桩基平台具有抵御波浪、地震的能力,特别适于海洋石油的开采,它几乎分布于,。世界各个海域迄今已有40余年的历史、,,桩基平台受到波浪地震巨大载荷的作用工程设计时必须进行动力响应分析但是,.在平台动力分析时水动力阻尼的确定是个困难问题:国内外学者对海洋平台水动力阻尼的研究现状可简要归纳为(1)平台处于海水环境,;中分析平台动力响应时不能忽视水动力阻尼的影响(2)水动力阻尼仍可按莫里森(Mo「son;,i)公式中的阻力项考
2、虑(3)水动力阻尼在运动方程中是个非线性项因为非线,。性运动方程求解困难人们广泛探讨各种线性化的近似方法,线性化是将水动力阻尼按某种拟定的准则化为等价线性项所拟定的准则带有主观随,。意性这样解出的响应很难说与实际符合为了深入研究水动力阻尼的影响与评估各种线性化的近似方法,作者认为应该拟定一,;非线性动力数学模型该模型应能充分考虑水动力阻尼的非线性特征真实反映平台的质量分;;.,布与刚度分布可以考虑基桩与土相互作用并且便于电算应用为此本文对桩基,n夕平台提出了一非线性动力数学模型对其非线性运动方程综合应用了模态分析与wilso,,一.法提出了实用性较强的数值分析
3、方法并且编制了适用于1BMCP/XT微机的计算程序用本文提出的计算方法与程序对两座典型桩基平台(水深25及114.3m)进行了波浪与,,地震响应研究水与结构祸联作用表现在附连水质量与水动力阻尼两个方面就水动力阻,,,.尼而言其对波浪响应影响较为显著而对地震响应影响甚微可以不予考虑作者希望本文提供的数据与分析方法将对水动力阻尼的研究有所裨益.、一非线性动力数学模型,:考虑水流与结构祸联作用时我们对桩基平台非线性动力数学模型作如下假设1.以平台结构结点的中心作为模型的节点;2.在泥面处设基桩支座以考虑桩土相互作用,基桩刚度约束矩阵具有祸联项;3.整体坐标系按右手定
4、则,z轴向上为正;4.计算作用于节点j处沿整体坐标三个方向的拖曳力时,近似地取该处水质点各速;度分量与该节点所属区间杆件各向投影面积计算5.计算作用于节点j处沿整体坐标三个方向的惯性力时,近似地取该处水质点各加本文于,3.198年6月13日收到修改稿于1989年月14日收到:6期罗传信等动水阻尼对桩基平台动力响应的影响问题速;度分量与该节点所属区间杆件各向投影体积计算.,6在考虑莫里森公式中的水质点速度时是指节点j处水质点各向绝对速度与节点j处结构的各向绝对速度之差;7.在考虑莫里森公式中的水质点加速度时,是指节点j处水质点各向绝对加速度与;节点j处结构的各向
5、绝对加速度之差8.波,浪水质点速度与加速度按线性波浪理论计算地震时水质点绝对速度与绝对加速度均设为零.,:根据以上假设该数学模型的数学表达式可以写成。’=pe·C。〔、+M〕{`〔c〕{`〔K〕{x}〔F〕{`p〔A〕卜卜卜合。u一妥{(u一)}一+材〕{(1){}妥啊,,,,式中〔M〕为质量矩阵〔M刁为附连水质量矩阵〔C〕为阻尼矩阵〔K〕为刚度,,,D,,矩阵p为海水密度cM为惯性力系数c为拖曳力系数〔A〕为投影面积矩阵〔杯〕,、、,x“为投影体积矩阵资和犷分别为结构节点位移速度和加速度和妥分别为水质点速,。.度和加速度丈和沁分别为地震速度和加速度波浪:作用
6、下的运动方程为。〔材+材〕{戈,}+〔C〕{资}+〔K〕{x=夕〔犷〕c,}{应}.十p`〔【{“一;}(“一生们翔(2)2:地震作用下的运动方程为。’。一〔M+〕{金+〔C〕{x+〔尤〕{x一〔材+M〕{戈二}材}}卜一“·A+·+·,C〔灭“丈`(``,,(3)合,,式(2)与式(3)右端第二项是水动力阻尼力它是一个非线性项但由于平台结构本,.身是线性的这两个非线性运动方程可以综合应用模态分析与Wilson夕法求解波浪:作用下以正规坐标表示的运动方程可以写成_.._,_2.,:二,1。_nn。nnn含.n兮十乙s公q一口q二石几厂L材夕1竹as尹i“in2
7、性i理气P+一生一夕C。A,,·`u`中、。(u,一川“,”“,n习〔}琦}’`,〕`乙…,P,ZMh二1属(4)海洋学报卷,。,,,n式中为振型序号亦为解祸后运动方程序号p为考虑的振型数h为第运动方程,,,n,。n中振型序号变量i为自由度序号m为自由度总数qn为振型正规坐标才为振型阻,。n,,n,。,,,尼比。为振型圆频率材为振型广义质量解为i自由度附连水质量为i自由,1n,、、。、度方向投影面积必、“。“ni““。切。为振型列矩阵的各元素pc、C“和“的俨心伊意义同式(1)。同样,地震作用下以正规坐标表示的运动方程可以写成下式:nn。。l+Zgo+。召=牛
8、.i+。i母几设蕊一不二夕甲耐Xgi(
