【摘要】：隨著現(xiàn)代社會對能源需求的不斷加劇,越來越多的國家開始尋求如何更好地開采海洋中的能源,比如建造海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)開采海上風(fēng)能；建造海上鉆井平臺,開采海底的石油和天然氣水合物等。然而建造這些設(shè)施并沒想象的那樣簡單,因?yàn)楹Ｑ蟮沫h(huán)境與陸地有很大區(qū)別。與陸地上的荷載相比,海上的荷載主要是動力荷載,除地震以外,還有風(fēng)、浪、流等等。為了將風(fēng)機(jī)以及石油鉆井平臺固定在指定的位置,海洋基礎(chǔ)是必不可少的,其中用得非常普遍并引起大量研究人員廣泛興趣的包括重力式基礎(chǔ)(表面明置基礎(chǔ))、錨板式基礎(chǔ)(埋置基礎(chǔ)),樁基礎(chǔ)以及長徑比較小的吸力桶基礎(chǔ)等。一旦海底基礎(chǔ)被安裝好進(jìn)入服役期,它便會經(jīng)受各種各樣的海洋動力荷載的作用,因此,研究海底基礎(chǔ)在動力荷載下的響應(yīng)具有非常重要的意義。 鑒于海洋工程中基礎(chǔ)所處的實(shí)際環(huán)境為上覆海水的海床中,且海水對基礎(chǔ)的動力振動特性的影響并不清楚,本文基于Euler流體理論及Biot多孔介質(zhì)波動理論提出了運(yùn)用耦合的海水-海床半空間模型研究海洋工程中基礎(chǔ)的振動問題,將明置的重力式基礎(chǔ)和吸力桶基礎(chǔ)的頂板簡化為放置在海床表面的圓盤基礎(chǔ)；將錨板基礎(chǔ)簡化為埋置在海床中的無厚度的剛性圓盤基礎(chǔ)；將吸力桶基礎(chǔ)的側(cè)壁部分簡化為埋置在海床中的彈性薄殼或剛性薄殼(圓柱殼)進(jìn)行了研究,研究結(jié)果適用于重力式基礎(chǔ)、錨板式基礎(chǔ)以及吸力桶基礎(chǔ)。研究內(nèi)容具體如下： 一、研究了海床任意位置受到豎向點(diǎn)荷載、水平點(diǎn)荷載、豎向點(diǎn)孔壓間斷、及流體點(diǎn)源(點(diǎn)匯)時的動力Green函數(shù),這些Green函數(shù)可用于積分方程方法直接求解海底基礎(chǔ)與海床、海水的動力相互作用問題,也可作為邊界元法基本解； 二、研究了海床表面圓盤基礎(chǔ)、海床中埋置圓盤基礎(chǔ)的豎向振動特性,考慮了海水、海洋土的性質(zhì)、基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)表面透水性及振動頻率等對海洋基礎(chǔ)豎向振動的影響； 三、研究了海床表面圓盤基礎(chǔ)、海床中埋置圓盤基礎(chǔ)的水平振動特性,考慮了海水、海洋土的性質(zhì)、基礎(chǔ)埋深、海床滲透性及振動頻率等對海洋基礎(chǔ)水平振動的影響； 四、研究了海床表面圓盤基礎(chǔ)、海床中埋置圓盤基礎(chǔ)的搖擺振動特性,考慮了海水、海洋土的性質(zhì)、基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)表面透水性及振動頻率等對海洋基礎(chǔ)搖擺振動的影響； 五、研究了埋置于海床中的彈性薄殼與海水、海床在豎向荷載下的動力相互作用問題,考慮了海水、海洋土的性質(zhì)、殼的長徑比、殼體材料性質(zhì)及振動頻率等對薄殼基礎(chǔ)豎向振動的影響； 六、研究了埋置于海床中的剛性殼與海水、海床在水平荷載、力矩荷載下的動力相互作用問題,考慮了海水、海洋土的性質(zhì)、剛殼長徑比及振動頻率等對剛性殼基礎(chǔ)的水平及搖擺振動的影響； 七、以有限水深下的圓盤基礎(chǔ)的豎向振動為例,研究了海水深度對基礎(chǔ)動力特性的影響。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU435;TU476

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2558021