Download miễn phí Luận án Dao động của cọc đối với công trình biển
MỤC LỤC
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1
Chương 1 : TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG 7
I – Tải trọng do sóng 7
1 .Giới thiệu 7
2 . Phương trình Morison
3 . Tải trọng sóng
4 . Lý thuyết sóng tuyến tính 8
5 .Lý thuyết sóng phi tuyến 10
5.1. Lý thuyết sóng Stokes 10
5.2 . Lý thuyết sóng đơn 11
5.3. Lý thuyết sóng Cnoidal 11
5.4. Bảng tính toán các đặc trưng của vận tốc và gia tốc sử
dụng trong phương trình Morison 12
II - Tải trọng do dòng chảy 19
1 . Dòng chảy xung quanh hình trụ 19
2 .Đáp ứng của kết cấu do xoáy cuộn 20
3 . Qui luật dao động do xoáy cuộn gây ra 20
3.1 Dao động theo phương dòng chảy 21
3.2 . Dao động theo phương ngang 21
4 . Dao động không liên kết trong nhóm 21
Chương 2 :CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ ĐỘNG LỰC HỌC 24
2.1 Giới thiệu 24
2.2. Khối lượng 24
2.2.1 . Khối lượng nước kèm 24
2.2.2 Sự thay đổi khối lượng do nước dâng 25
2.3 Độ cứng 26
2.4 Hệ số cản của kết cấu 27
Chương 3 : TÍNH TOÁN ĐÁP ỨNG ĐỘNG CỦA KẾT CẤU 29
3.1 .Cọc đơn và kết cấu 1 chiều 29
3.1.1 . Cọc đơn có hay không có khối lượng ở đầu 29
3.1.2 Coc đơn bị khống chế bỡi đài 30
3.1.3.Cọc đơn có khối lượng tập trung và bị khống chế bỡi đài 32
3.2. Kết cấu phẳng và khung 34
3.2.1 . Khung dao động trong mặt phẳng 34
3.2.2 Khung dao động ngoài mặt phẳng 36
3.3 . Trụ cập tàu và kết cấu 3 chiều 37
3.3.1 . Phân tích tần số 3 chiều bằng tay 37
3.3.2 Móng cọc đài cao cứng – sơ đồ không gian 40
3.3.3 . Khối lượng hiệu quả liên quan đến tần số riêng (Effective- Mass) 43
Chương 4 : GIẢI PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ĐỘNG LỰC HỌC 45
I – Phương pháp sai phân trung tâm 45
II - Phương pháp Houbolt 46
III – Phương pháp Wilson 47
IV – Phương pháp Newmark 48
Chương 5 : Ví dụ tính toán 50
Ví dụ 1 50
Ví dụ 2 53
Ví dụ 3 54
Ví dụ 4 58
Chương 6 : Kết luận và Kiến nghị 65
PHỤ LỤC
Phụ lục 1 : Ví dụ tính toán trụ va 67
Phụ lục 2 : Bảng tính toán hệ số độ cứng của một số dạng khung phẳng.164
Tài liệu tham khảo
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Dynamic Of Marine Structures – AIT (Asian Institute of Technology )
- M.G. Hallam BSc PhD
- N.J. Heaf Beng PhD
- L.R. Wootton BSc PhDMICE MRAeS
2. Động lực học công trình biển - GS.TS. Nguyễn Xuân Hùng
3. Động lực học công trình - PGS.TS . Phạm Đình Ba
4. James F. Wilson , Dynamics Of Offshore Structure – 1972
5. Tiêu chuẩn thiết kế cảng biển 22TCN 207 - 92
6. Chương trình tính toán Sap 2000 .
7. E.L Wilson Three Dimensional Static and Dynamic Analysis of Structure Inc (CSI),Berkeley California,1998
8 . Kiyoshi Horikawa (1988). Nearshore Dynamics and Coastal Processes, University of Tokyo Press.
9 . T. Sawaragi (1995). Coastal Engineering-Waves, Beaches, Wave-Structure Interactions, Dept. of Civil Eng., Osaka University.
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-10-26-luan_an_dao_dong_cua_coc_doi_voi_cong_trinh_bien.RiaI2HtOpa.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-42480/Để tải bản DOC Đầy Đủ xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung:
Chương 1
TẢI TRỌNG TÁC ĐỘNG
1. Giơi thiệu :
Tất cả những công trình thực tế luôn chịu sự tác động của tải trọng động, phụ thuộc vào thời gian làm gia tăng đáp ứng động . Vấn đề quan trọng nhất đối với những công trình biển là tải trọng động do sóng gây ra .
2. Phương trình Morison :
Để tính toán tải trọng do sóng lên kết cấu cứng phải thừa nhận giả thuyết tải trọng của sóng là hàm tuyến tính của tổng lực cản và lực quán tính khi dòng chảy xuyên qua công trình . Hợp lực đối với chiều dài vi phân ds của thanh hình trụ nằm trong chất lỏng phương trình Morison cho bởi :
Trong đó :
F – Hợp lực tác dụng lên hình trụ
h - Chiều cao mực nước tức thời
r - Trọng lượng riêng của nước
U – Vận tốc của phần tử nước
- Gia tốc của phần tử nước, vuông góc với trục của phần tử kết cấu .
D – Chiều rộng hay đường kính của mặt cắt hình trụ
A – Diện tích mặt cắt ngang của mặt cắt hình trụ
ds – Chiều dài vi phân của hình trụ theo phương đứng
CD – Hệ số cản
Cm - Hệ số quán tính
Để tìm được hợp lực F cần xác định các đặc trưng về vận tốc, gia tốc của phần tử nước, các hệ số cản CD và hệ số quán tính Cm .
3 . Tải trọng sóng :
Tải trọng sóng được tính toán từ phương trình chuyển động của Morison , nếu giả thuyết rằng chuyển động không ảnh hưởng đến bản thân kết cấu . Điều này có nghĩa là đặc trưng kích thước của kết cấu không vượt quá 0.2 lần chiều dài sóng . Đối với những kết cấu lớn , tham số của sóng đối với kết cấu phải kể đến lý thuyết nhiễu xạ của sóng .
Khi : D/L>1 điều kiện phản xạ hầu như hoàn toàn
D/L>0.2 , nhiễu xạ bắt đầu gia tăng
D/L<0.2 , Công thức Morison mới có ý nghĩa .
D/W>0.2 , lực quán tính chiếm ưu thế
D/W<0.2 , lực cản chiếm ưu thế
Trong đó :
D – Chiều rộng hay đường kính cấu kiện
L – Chiều dài sóng
W – Chiều rộng quỹ đạo hạt nước cho bởi
Trong đó : H – chiều cao sóng
d – chiều sâu nước
Một số giả thuyết khi sử dụng phương trình Morison :
1 – Vận tốc và gia tốc tức thời theo lý thuyết sóng tuyến tính và kích thước của kết cấu không ảnh hưởng đặc trưng của sóng . Giới hạn kích thước của kết cấu để sử dụng phương trình Morison là :
D/L£0.2
Ở đây : D – Chiều rộng các thành phần kết cấu
L – Chiều dài sóng
Chiều dài của sóng được xác định từ các đặc trưng của sóng như chiều cao sóng H, chu kỳ sóng T và chiều sâu nước d.
2 – Hệ số CD và Cm xác định từ thí nghiệm . Thành phần lực cản là do lưu chất tác dụng lên công trình và lực cản được xác định từ dòng chảy đều . Hệ số cản phụ thuộc vào hệ số Reynold . Trong thực hành giá trị của Reynold được lấy là giá trị trung bình và được dùng tính toán tại mọi điểm của sóng . Hệ số Cm được lấy tuỳ từng trường hợp vào hình dạng của kết cấu . Giá trị của Cm tra bảng
Bảng 1.1
Hệ số cản của một số kết cấu thông dụng
Hình dạng mặt cắt
CD
Hình dạng mặt cắt
CD
OR
2.0
1.9
r
b
0.6
1.3
r
b
0.5
1.3
2.0
1.3
b
1.5
0.5
Bảng 1.2
Hệ số quán tính của một số kết cấu thông dụng
Dạng mặt cắt
Cm
2.0
2.5
2.5
b
A=D2
1.6
2.3
2.2
3 – Dạng chuẩn của phương trình Morison giả thuyết rằng kết cấu là cứng khi lực tác dụng . Tuy nhiên nếu kết cấu có đáp ứng động hay có một phần nổi chuyển động kích thích với vận tốc U b, và gia tốc đối với vận tốc và gia tốc của phần tử nước . Trong trường hợp này dạng động học của phương trình có thể viết :
Trong đó :
Ub- Vận tốc gia tăng do mặt cắt của kết cấu
- gia tốc tương ứng của mặt cắt kết cấu
M – Khối lượng của mặt cắt kết cấu
4 – Phương trình Morison sử dụng giá trị CD cho lực dọc trục kết cấu và chỉ áp dụng cho những cấu kiện có lực ma sát nhỏ .
4 . Lý thuyết sóng tuyến tính
Các phương trình chủ đạo và điều kiện biên được tuyến tính hoá bằng cách dùng 3 giả thiết :
i) Vận tốc u và đường mặt sóng h là các giá trị nhỏ .
ii ) Dòng chảy hai chiều .
iii) Độ sâu không thay đổi .
Phương trình mặt sóng có dạng :
h(t) = asin(kx-wt)
hay
trong đó :
H : chiều cao sóng , H = 2* a
k: số sóng , k = 2p /L
w : tần số sóng , w = 2p/T
T : Chu kỳ sóng .
Tốc độ sóng cho bởi :
d: chiều sâu nước
và
Nếu thì
Khi c= L/T và co = Lo/T , thì L/Lo=tanh(2p/L)
Ở đây trong đó T : tính bằng giây(s)
L : Tính bằng (m)
Vận tốc và gia tốc theo phương đứng và phương ngang tại một điểm theo thời gian t cho bởi:
Trong vùng nước sâu d/L³ 0.5, vận tốc trở thành
Aùp suất dưới mặt nước cho bởi phương trình sau :
Tổng năng lượng của sóng trên một đơn vị chiều rộng đỉnh sóng
Lực trên một đơn vị chiều dài đỉnh sóng :
5 .Lý thuyết sóng phi tuyến :
Khi chiều cao sóng tương đối lớn, không thể bỏ qua các số hạng phi tuyến trong lý thuyết sóng tuyến tính (sóng có biên độ nhỏ ).
5.1. Lý thuyết sóng Stokes :
Lý thuyết sóng Stokes được áp dụng trong vùng nước sâu
Phương trình mặt sóng có dạng : Với :
Và :
Khi đó :
Với :
Có thể viết h(t) dưới dạng sau :
Phương trình vận tốc hạt nước cho bởi :
Trong vùng nước sâu :
Ở đây S’ quĩ đạo hạt nước phái trên đường mực nước S’ = y , với S= d phía trên đáy biển .
5.2 . Lý thuyết sóng đơn :
Có dạng của các sóng cnoidal là hàm tuần hoàn nhưng có xu hướng trở thành một sóng không tuần hoàn khi có một đỉnh sóng k ® 1. Sóng giới hạn này được gọi là sóng đơn .
d
Đáy biển
H
h
y
x
Sơ đồ định nghĩa của một sóng đơn
Các kết quả chính của lời giải bậc 1 của lý thuyết sóng đơn
Trong đó :
H – Là chiều cao của sóng
h - Cao trình mặt nước
d – Chiều sâu nước
c – Vận tốc sóng cho bỡi
Vận tốc và biên độ của nước cho bỡi
5.3. Lý thuyết sóng Cnoidal:
Lý thuyết sóng Cnoidal được áp dụng khi 1/50 <d/L<1/10 . Lý thuyết này quan tâm đến số hạng bậc hai,do đó cho kết quả chính xác hơn . Chi tiết lập thành bảng ở phần sau
5.4. Bảng công thức tính toán các đặc trưng của vận tốc và gia tốc sử dụng trong phương trình Morison :
Tính toán cho sóng hình sin và sóng Cnoidal .
BẢNG TÍNH TOÁN LỰC SÓNG
Qui ước
c = Pha vận tốc
cg = Vận tốc nhóm
E = Mật độ năng lượng
S = Tổng các thành phần (=S(m))
Ef = Năng lượng của dòng
Fm = Động lượng của ứng suất tán xạ Fp = Aùp lực của ứng suất tán xạ
Fw = Tổng ứng suất tán xạ (= Fm+Fp)
g = Gia tốc trọng trường
d= chiều sâu nước từ mực nước trung bình tới đáy biển
Dh = Độ hạ của sóng
H = Chiều cao sóng
k = Số sóng (=2p/L)
K = Số hạng thứ nhất của một elliptic hoàn chỉnh K(=m) )
L = Chiều dài sóng
m = Thông số của hàm elliptic
m1 = Hệ số elliptic bổ sung (=1 – m)
MEL = Mức năng lượng
MWL = Mực nước trung bình (y= 0 tại MWL)
p = Aùp lực sóng
p+ = Aùp lực giới hạn (= p+rgz)
T = Chu kỳ sóng
u = Vận tốc hạt nước theo phương ngang
U = Hệ số Stokes (=HL2/d3)
v = Vận tốc hạt nước theo phương đứng
a = Biên độ theo phương ngang hạt nước
b = Biên độ hạt nước theo phương đứng
h = Chiều cao đường mặt thoáng
r = Trong lượng riêng của nước
SÓNG HÌNH SIN
1
Các thông số:
Cho d và T, xác định L,c
Tính
Tính d/Lo tìm tanh kd
Xác định L =Lo ...
