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专利号: 202010272870X
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种计算跨海桥梁所受海啸荷载的方法,其特征在于,具体方法如下:

水平和竖直向最大海啸诱导波浪力的计算公式写成:

FH=FHd_front-FHd_back+FD                       (1)FV=FHV-Fw+Fl+FHC                         (2)FHd_front=0.5αCwCd(H+d-Hgirder)/H                 (3)如果波浪能作用在梁的背面,即H+d>Hgirder

FHd_back=0.5α(0.2H+d-Hgirder)/H               (4)如果波浪不能作用在梁的背面,即H+d

FHd_back=0                            (5)如果桥面板顶部存在波浪爬高,即H+d>Hdeck

FHV=CwCdWdeck(H+d-Hgirder)/H(ddeck+dgirder)           (7)Fw=0.5Wdeck(H-CEd)/H(ddeck+dgirder)                (8)如果桥面板顶部不存在波浪爬高,即H+d

FHV=CwCd(Wgirder(H-CEd+(Hm-Hgirder)/2)+WdeckBottom(H-CEd))/H(ddeck+dgirder)    (9)Fw=0                            (10)FHC=(1-α)(FHd_front+HHd_back+FD)               (12)其中无量纲水平波浪力为FH,垂直波浪力为FV;无量纲波浪力通过桥跨长度上的入射波能量ρgH(ddeck+dgirder)Lbridge进行归一化,其中ρ是水的密度,g是重力加速度,H是孤立波高度,Lbridge是上部结构的横向长度;无量纲水平波浪力包括水平静水波浪力分量FHd_front和FHd_back,水平水动力分量阻力FD;无量纲垂直波浪力由垂直静水波浪力分量FHV和Fw、垂直水动力分量扬压力Fl和水平力贡献FHC组成;

Hgirder是从地面到梁底的距离;Hdeck是从地面到桥面底部的距离;Hm是从地面到桥面顶部的距离;d是水深,Wgirder是梁的宽度,Wdeck是桥面的宽度,WdeckBottom是桥面底部的宽度。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:水平静水波浪力是根据作用在箱梁侧面的水的体积来计算的,水的体积用0.5(H+d–Hgirder)Lbridge(ddeck+dgirder)来表示。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:如果波浪作用于梁的背面,则应将箱梁背面的静水波浪力从总水平静水波浪力中减去;考虑到波浪作用于上部结构时的波浪破碎和波浪爬高,采用0.2倍波高计算梁背面的静水波浪力。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:垂直静水波浪力包括两种情况:当桥面板顶部波浪力等于零时,第一种情况发生,垂直静水波浪力来自没有水过顶时结构下方的水的体积;第二种情况则是桥面板和梁底部的波浪力减去波浪爬高造成的波浪力;波浪爬高Fw引起的垂直静水压力由爬高波浪的水体积表示;水平力FHC是由水平波浪力各分量共同作用而产生的,该计算与实际情况相符。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:对于水动力,动力效应由基于伯努利原理的速度相关分量表示;采用水粒子的速度来计算阻力和升力,在计算阻力和升力时,系数CD和Cl均设为1.0.α=(1–tanφ)是与斜腹板角度相关的倾斜度系数,其中φ是梁腹板与垂直方向之间的倾斜度;CI是冲击系数,与引起箱梁冲击波力的波浪破碎相对应。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:水粒子的速度由二阶孤立波理论确定,其中ux是水粒子在横梁的中心位置的最大水平速度,uz是桥面板底部水粒子的最大垂直速度;

梁的形状对波浪力的影响由这些方程中的效应系数Cw和Cd表示;根据梁形对波浪力的敏感性分析,桥面厚度的影响系数为Cd=1–0.1(ddeck–0.0127)/0.0127,梁长的影响系数为Cw=

1–0.1(Wgirder–0.143)/0.143。