水上打桩波浪力计算
波浪力计算公式
波浪力计算公式波浪力是描述海浪对海岸或其他结构物的冲击力的物理量。
它是指海浪作用于单位长度海岸线或结构物上的力量。
波浪力的计算公式可以使用斯托克斯公式来表示。
斯托克斯公式是描述波浪力计算的经典公式，它基于假设波浪是理想的正弦波。
根据斯托克斯公式，波浪力可以表示为：F = 0.5 * ρ * g * H^2 * L其中，F是波浪力，ρ是水的密度，g是重力加速度，H是波高，L 是波长。
波浪力的计算公式可以帮助我们了解海浪对海岸线或其他结构物的冲击程度。
通过计算波浪力，我们可以评估海岸线的稳定性，预测海岸侵蚀的风险，设计合适的防护工程等。
在海岸工程中，波浪力的计算是一个重要的任务。
通过对波浪力的计算，可以确定合适的海岸保护结构的尺寸和类型。
根据波浪力的大小，我们可以选择适当的海岸防护工程，如堤防、防波堤、海堤等，以减轻海浪对海岸的冲击。
除了海岸工程，波浪力的计算在海洋工程和海洋能利用领域也具有重要意义。
在海洋工程中，波浪力的计算可以用于设计海上平台、船舶和海洋结构物的稳定性。
在海洋能利用领域，波浪力的计算可以用于评估波浪能量的潜力和设计波浪能发电设备。
波浪力的计算公式是基于理想的正弦波假设。
然而，在实际情况中，海浪往往是复杂的，包含多种频率和方向的波浪成分。
因此，在实际应用中，需要考虑更复杂的波浪模型和数值方法来计算波浪力。
波浪力的计算公式是描述海浪对海岸线或其他结构物冲击力的重要工具。
它可以帮助我们评估海岸侵蚀的风险，设计合适的海岸防护工程，以及评估海洋工程和海洋能利用的可行性。
通过深入研究波浪力的计算公式，我们可以更好地理解海洋与人类活动的相互作用，保护海岸环境，促进可持续发展。
波浪力计算公式
波浪力计算公式引言：在海洋工程中，波浪力是一个重要的参数，用于估计波浪对结构物的作用力。
波浪力的计算可以通过波浪力计算公式来实现。
本文将介绍波浪力计算公式的原理和应用，并探讨波浪力计算的相关问题。
一、波浪力计算公式的原理波浪力计算公式是根据波浪理论和结构动力学原理推导出来的。
其基本原理是根据波浪的特性和结构物的几何形状，通过计算波浪作用下的压力和力矩，进而得到波浪力的大小和方向。
二、常用的波浪力计算公式1. Morison公式：Morison公式是最常用的波浪力计算公式之一，适用于波浪作用下的柱状结构物。
该公式基于马克思-赫茨伯格(Morison)定律，考虑了波浪作用下的惯性力和阻力。
其表达式为：F = 0.5 * ρ * Cd * A * (dV/dt) + ρ * Cp * A * V * |V|其中，F为波浪力，ρ为水的密度，Cd和Cp分别为阻力系数和惯性系数，A为结构物的横截面积，V为波浪速度，dV/dt为波浪加速度。
2. Goda公式：Goda公式是一种改进的波浪力计算公式，适用于不规则波浪作用下的结构物。
该公式考虑了波浪的频率谱和结构物的响应特性，能更准确地估计波浪力。
其表达式为：F = ∫∫ (0.5 * ρ * Hs * g * S(f) * A * R(f)^2 * |H(f)|^2 * cos(θ))^0.5 df dθ其中，F为波浪力，ρ为水的密度，Hs为波浪高度，g为重力加速度，S(f)为波浪频率谱密度函数，A为结构物的横截面积，R(f)为结构物的响应函数，H(f)为波浪高度频谱密度函数，θ为波浪方向。
三、波浪力计算的应用波浪力计算公式广泛应用于海洋工程中的结构设计和安全评估。
通过计算波浪力，可以评估结构物的稳定性和安全性，为结构物的设计和施工提供依据。
例如，在海上风电场中，需要计算波浪力来评估风机基础的稳定性；在海岸工程中，需要计算波浪力来评估海堤的稳定性。
四、波浪力计算的相关问题1. 如何确定阻力系数和惯性系数？阻力系数和惯性系数是波浪力计算公式中的重要参数，可以通过试验或数值模拟来确定。
由Morison方程计算桩基平台的波浪力
由Morison方程计算桩基平台的波浪力实例：有一桩基平台，平台的支撑结构由四根直径D=6.0m的圆柱组成。
平台设计工作水深d=40m，设计波高H=10m，设计周期T=10.4s。
试确定每根桩柱最大水平波浪力和作用点的位置，以及四根桩柱的最大水平合波力和最大水平合波力矩。
基本数据：设计水深d=40m 海水密度ρ=1.025×103kg/m3设计波高H=10.0m 桩柱直径D=6.0m设计波周期T=10.4s 桩柱之间距l=30.0m有波长计算公式：L=（gT2/2π）thkd=155.8115m波数k=2π/L=0.0403相对水深d/L=0.2567波陡H/L=0.0642相对桩径D/L=0.0385 (小直径桩)质量系数C M＝2.0拖拽力系数C D=1.0桩柱相对间距l/D=5选用群桩系数K=1.0计算：选用Ariy波理论，利用Ｍatlab编写进行计算。
（1）得到单根桩柱的最大水平拖拽力F HDmax,最大水平惯性力F HImax, 最大水平拖拽力矩M HDmax, 最大水平惯性力矩M HImax,见表1.表1 单桩水平方向最大拖拽力、惯性力及力矩（2）单桩最大水平波浪力F Hmax及最大水平波浪力矩M Hmax的计算。
因为F HImax =2622.8 kN >2F HDmax=2×673.05kN=1346.10 kN,所以单桩柱的最大水平波浪力F Hmax= F HImax=2622.8 kN因为M HImax =61438 kN﹒m >2M HDmax=2×21197 kN.m =42394 kN﹒m,所以单桩柱的最大水平波浪力M Hmax= M HImax=61438 kN﹒m因此，单桩柱发生最大水平波浪力F Hmax=和最大水平波浪力矩M Hmax的相位角在θ=π/2处。
最大水平波浪力作用点距海底的距离：e= M Hmax/ F Hmax=23.425m（3）计算不同相位θ时，前桩柱的水平波浪力F H和水平波力矩M H分别为：F H= F HDmax cosθ|cosθ|+ F HImax sinθ=673.05 cosθ|cosθ|+2622.8sinθM H= M HDmax cosθ|cosθ|+ M HImax sinθ=21197 cosθ|cosθ|+61438 sinθ计算结果列于表2.(4)利用表中数据绘制出前桩柱水平波浪力F H 随波浪相位角θ的变化曲线I 以及水平波浪力矩M H 随波浪相位角θ的变化曲线I （图1-2）。
波浪对桩柱作用力的计算分析
波浪对桩柱作用力的计算分析港口码头、跨海桥梁、海洋工程中经常遇到波浪力对桩柱的作用，水中的桩柱结构所受的水平力主要来自波浪的作用。
对于一般的桩柱结构，当桩柱的直径D与波浪的波长L的比值D/L<0.2时，称此结构为小尺度结构物；当D/L>0.2时，则称为大尺度结构物[1]。
港口码头、跨海桥梁、海洋工程常用的桩柱结构，一般为小尺度结构物，因此本文重点探究小尺度结构物的波浪力计算。
1 波浪力的计算方法国内外对波浪力的计算理论相差不大，都是基于Morison公式[2]內对波浪力的计算主要有《海港水文规范》规定的方法，国外对波浪力的计算有美国的API、挪威的DNV等标准提出的方法。
基于Morison理论的波浪力计算公式如下：（公式-1）（公式-2）（公式-3）上式中：PD是波浪力的速度分力（也叫拖曳力）；PI是波浪力的惯性分力；CD是速度力系数；CM是质量力系数；D是桩柱直径；dz是桩柱上每一小分段的长度；A是桩柱的断面积。
u、u/t——分别为水质点轨道运动的水平速度和水平加速度；是圆频率；t是时间，当波峰通过柱体中心线时t=0；H、T分别是波高和波周期。
美国的API规范给出拖曳力系数取0.6～1.0，惯性力系数取2.0。
国内的《海港水文规范》给出拖曳力系数取1.2，惯性力系数取2.0。
《海港水文规范》提出的拖曳力系数和惯性力系数比较适合我国的情况，因此本文以《海港水文规范》给出拖曳力系数1.2、惯性力系数2.0进行波浪力计算。
2 波浪力随高度和时间的变化趋势本文模拟了一个我国东部沿海的项目的桩基，该项目水深10m，采用垂直的钢管桩，桩体直径2.5m。
计算海浪的波长72m，波高3.9m，波周期7.8s。
采用Excel对周期T内的各时间点、沿桩柱各高度的拖曳力和惯性力的分力分别进行计算，然后用数值积分的方法将各分力沿桩柱高度进行积分，得出各时间点作用在桩柱上的波浪力的合力。
为考察波浪力随桩体高度变化趋势，按照公式1～3，将桩体在平均海平面以上分为10等份，在平均海平面以上分为2等份，进行拖曳力和惯性力计算。
04波浪载荷
l1 , m1 , n1
22 为x轴在OXYZ中的方向余弦
3.3.4群桩效应
由于群桩按排或列布置，在平台设计中，应考虑群桩的掩护作用和相 互干扰作用。作用在一个构件上的波浪力，将受到与之靠近的另一个 构件尾流场的影响。前面构件尾流的旋涡可能激发后面构件的动态响 应，使其波浪力增加，这即是群桩效应。 当桩距/桩直径小于4时，应该考虑群桩效应。 根据模型试验和现场观测，群桩的掩护和干扰作用主要和桩距I 和桩径D之比有关。一般认为当桩距/桩直径大于4时时，桩的掩护作 用和干扰作用可不予考虑；当桩距/桩直径小于4时，应将波浪载荷乘 以群桩系数 K 。其值应尽量由实验确定，或者查阅有关资料。
司托克斯五阶 破碎界限
艾 里 波
H-波高 d-静水面下高度 T-波浪周期
椭
浅水波
深水波
3
（1）设计波高： 根据平台所在位置及附近海域 长期实测资料（要求不少于一年），推算不同 重现期的设计波高。我国《海上移动平台入级 与建造规范》规定的设计波高的选取方法：
H d Min(H max , H b )
23
3.3.5 海生物附着对波浪力的影响
海洋桩基平台在使用期间，桩上会附着各类海生 物，这样会增大桩柱的阻力系数值 C D ，增大波浪拖 曳力。据国外资料提供的数据，在海生物附着显著 的海域，波浪拖曳力增大 20-40%；同时由于海生物 附着，加大了桩柱的直径，也必然加大了波浪惯性 力。为此，规范中规定：在海生物附着范围内，莫 里森公式中惯性力项的桩径Ｄ应按实际直径计算， 并将波浪拖曳力乘以相应系数n。n值可根据海生物 附着程度的不同确定。
S ( )
3 2
A
e 5
B
4
（米 2 秒）
桩基和钢管桩波浪力计算(范本)
极端高水 位
15.24
4
H4%
H5%
H13%
Hmean
Tmean
L
(m)
(m)
(m)
(m)
(s)
(m)
3.8
3.67
3.11
2
7
67.88
3.74
3.61
3.06
1.97
6.9
66.65
3.7
3.58
3.03
1.95
3.57
3.45
2.92
1.88
6.9
65.96
6.8
64.76
3.48
3.36
####### ####### m
0.004 <
H/d＝
0.129 <
d/L＝
0.093 <
按《海港水文规范》JTJ213-98第8.3.2.2条计算
并按8.3.2.3条计算
查表：
α＝
β＝
γP＝
γM＝
1.计算速度分力PDmax及力矩MDmax ηmax＝ Z1＝ Z2＝ K1＝ K3＝
柱体断面面积A＝ CD=
惯性力系
数CM=
2.0
桩基断面
积A= 0.785 m2
按 8.3.2.3 条： 查 P86 图 8.3.2-10 中的系数 gP.
gP= 1.00
z 0.00 1 0.40 2 0.81 3 1.21 4 1.62 5 2.02 6 2.42 7 2.83 8 3.23 9 3.64 d 4.04 d+hmax-H/2 5.00 d+hmax 6.65
7.17
4.89
8.03
PImax=
波浪力计算公式
波浪力计算公式引言：波浪力是指波浪对于物体施加的力量，它是海洋工程中一个重要的参数。
通过对波浪力进行准确的计算，可以帮助我们设计和构建海洋结构物，预测其受力情况，从而确保结构的安全性和稳定性。
本文将介绍波浪力的计算公式及其应用。
一、波浪力的定义波浪力是波浪作用在物体上的力量，它的大小与波浪的高度、周期、波浪传播方向以及物体的形状和尺寸等因素有关。
波浪力的计算是海洋工程中的一个重要问题，也是一项挑战性的任务。
二、波浪力的计算公式波浪力的计算公式可以用以下公式表示：F = 0.5 * ρ * g * H^2 * L其中，F为波浪力，ρ为水的密度，g为重力加速度，H为波浪高度，L为波长。
三、波浪力的应用波浪力的计算在海洋工程中有着广泛的应用。
例如，在设计海洋平台、堤坝、海底管道等结构物时，需要考虑波浪对这些结构物施加的力量。
通过使用波浪力计算公式，可以预测结构物在不同波浪条件下的受力情况，从而指导工程设计和施工过程。
在海洋工程中，波浪力的计算还可以用于预测海洋结构物的疲劳寿命。
由于波浪力是结构物受力的主要因素之一，通过对波浪力进行准确的计算，可以评估结构物的疲劳损伤程度，为结构物的维护和修复提供依据。
波浪力的计算还可以应用于海洋能利用领域。
波浪能和潮汐能是海洋能资源中的两个重要组成部分。
通过准确计算波浪力，可以评估波浪能装置的性能和效益，为海洋能的开发和利用提供科学依据。
四、波浪力计算的挑战和改进尽管波浪力的计算公式已经相对成熟，但在实际应用中仍然存在一些挑战。
例如，波浪力的计算需要准确测量波浪的高度、周期和波长等参数，这对于海洋工程来说是一项技术难题。
另外，波浪力的计算还需要考虑波浪与结构物之间的相互作用，这也增加了计算的复杂性。
为了解决这些问题，研究人员正在不断改进波浪力的计算方法。
一方面，他们致力于改进波浪参数的测量技术，例如利用遥感技术和数值模拟方法来获取更准确的波浪参数。
另一方面，他们还在研究波浪与结构物之间的相互作用机理，以提高波浪力计算的准确性。
基于ABAQUS的小尺度桩柱波浪力计算方法
基于ABAQUS的小尺度桩柱波浪力计算方法引言桩柱作为深水海域中结构物的主要支撑方式，受到波浪力的作用，往往会引发破坏，导致结构的失稳。
针对这种情况，需要对波浪力进行准确的计算，并通过结构模拟分析方法进行评估，以提高深水海域工程的安全性。
本文基于ABAQUS有限元分析软件，介绍一种小尺度桩柱波浪力计算方法。
桩柱波浪力计算方法桩柱受到波浪力的作用主要是由于波浪通过水流对由桩柱搭建的结构物产生的冲击作用，同时还会产生摩擦力和涡流力。
由于波浪对结构物的影响会随着深度的增加而逐渐减弱，因此在进行波浪力计算时，需要考虑深度因素。
针对桩柱受到波浪力后产生的应力、位移及损伤情况，我们通常选择采用有限元方法来进行分析。
ABAQUS作为广泛应用于结构仿真研究的软件，可以很好的满足这一需求。
具体而言，桩柱波浪力计算可采用以下方法：1. 设定研究区域首先，需要确定桩柱所在深度和桩柱周边水域的研究范围。
通常，我们可以通过UG软件等CAD工具来建立三维模型，然后进行网格划分。
2. 建立并计算波浪力针对建立好的模型，需要将波浪的力引入其中，通过计算波浪作用的瞬时冲击力来得出桩柱所受的力系。
在确定波浪力之前，需要先考虑波峰、波谷及周期等参数的选取。
3. 加载波浪力到模型中ABAQUS软件中提供了多种载荷方式，针对波浪力，我们通常采用瞬态动态载荷的方式进行模拟。
这种模拟可以模拟出波浪对结构物造成的瞬间载荷，相对于稳态载荷下的静力测试来说，更能模拟出结构物真正所受的波浪力。
4. 分析研究模型应力、位移及损伤情况最后，我们需要采用ABAQUS提供的后处理工具，对模拟得到的应力、位移及损伤情况进行分析，以确定桩柱的稳定性以及结构物的安全系数。
总结桩柱波浪力计算方法是深水海域工程研究中的重要内容。
基于ABAQUS有限元分析软件的小尺度桩柱波浪力计算方法，能够准确地计算桩柱受到波浪力后的应力、位移及损伤情况，有助于提高深水海域工程的安全性。
波浪桩刚度计算公式
波浪桩刚度计算公式首先，我们需要考虑波浪作用下桩身的弯矩和剪力。
波浪作用下的水力压力可以通过伯努利方程计算得到，即：P=0.5*ρ*g*H^2其中，P为波浪作用下的水力压力，ρ为水的密度，g为重力加速度，H为波高。
当波浪通过桩身时，将会产生弯矩M和剪力V。
根据静力平衡的原理，我们可以得到：M=P*hV=P*A其中，h为桩身其中一截面离开水面的高度，A为桩身其中一截面的净面积。
现在，我们开始推导波浪桩刚度的计算公式。
在推导中，我们假设波浪桩为弹性材料，并忽略桩的自重和背注力。
首先，我们假设桩身在波浪作用下的变形为弯曲变形。
根据弯曲理论，桩身在弯曲作用下的变形可以由以下公式计算得到：δ=M*L^2/(2*E*I)其中，δ为桩身的纵向变形，L为桩身的长度，E为桩身材料的弹性模量，I为桩身截面的惯性矩。
由于我们忽略了桩身的自重和背注力，所以这里的弯曲变形只是由波浪作用产生的变形。
接下来，我们需要将变形表达式中的弯矩M和剪力V用波浪力P表示。
根据前面的推导，我们可以得到：M=P*h=0.5*ρ*g*H^2*hV=P*A=0.5*ρ*g*H^2*A将上述表达式代入弯曲变形的计算公式中，我们可以得到波浪桩的刚度计算公式：δ=(0.5*ρ*g*H^2*h*L^2)/(2*E*I)根据公式可以看出，波浪桩的刚度与波高H的平方成正比，与桩身离开水面的高度h、桩身长度L、截面净面积A、材料的弹性模量E和截面的惯性矩I都有关系。
需要注意的是，上述的刚度计算公式只是一个简化的理论模型，它假设桩身变形是弯曲变形，并忽略了其他因素的影响。
在实际应用中，刚度的计算需要考虑更多的因素，如桩身的支承方式、土壤的力学特性、波浪的频率和形态等。
因此，在实际工程中，一般需要结合实测数据和经验公式来确定波浪桩的刚度。
水上打桩波浪力计算
大丰港波浪力计算一、工程概况：（一）工程规模、结构形式及要紧尺寸一、工程规模：本工程为两个5000吨级泊位，散货、多用途泊位各一个。
二、引桥全长390米，宽15米，采纳高桩梁板结构，桩径800mm，排架间距15米，引桥共142根桩，桩长均为35米。
码头全长269米，宽35米，排架间距7米，高桩梁板结构。
3、桩型介绍：桩基采纳PHCΦ800C型高强砼管桩，全称为先张法预应力离心高强砼管桩（Prestressed Spum High Strenth Concrete Pipe Piles），PHC为其英文单词的缩写。
砼设计标号为C80。
（二）、工程地理位置：大丰港位于江苏省大丰市境内，处于江苏沿海从连云港至长江口近千千米口岸空白带的中部。
（三）工程区域自然情形：港址海岸由潮滩淤长和人工围垦形成，岸滩宽5KM左右，码头区域处于无掩护地带。
大丰港计划区潮位及波浪观测，在历史上几乎是空白，提供有关气象资料显示：港区夏日风阻碍显著，夏日多为东南风，频率占57%，冬季受寒潮阻碍，以西北风为主，频率可达53%，全年显现≥5级风的天数，平均为20天；≥6级风的平均天数为天，阻碍本地域的台风平均次数为每一年次，多出此刻7—9月份，龙卷风平均为三年发生一次。
施工地址设计波浪要素（设计高水位）5年一遇波浪H1%4.4m,2年一遇波浪H1%3.9m。
潮流流速达1.8m/s，流向方向角171度。
本海域为强流海区，主流向与岸线大致平行，似呈南北向往复流，涨潮流向偏南，落潮流向偏北。
设计高水位为+5.07m,设计低水位为+0.46m。
（四）于1997 年12月，某公司承担在工程拟建位置打一组试桩，试桩为四根600×600mm的砼方桩，桩长47m，砼标号R50。
桩打完后用16#槽钢连成了整体。
20几天后四根桩全数倒入水中。
因此，我部在打桩之前先进行桩的抗击波浪力计算。
二、计算波浪力一、已知：五年一遇波高：H=4.4m ;设计高潮位: 5.07m ;周期: T=; 桩位处泥面标高: -5.0m;水深:d=+=10.07m;海水容重:ρ=×103 kg/m3; g=10m/s2⑴波长① L0=gT2/2π=10×2π=114.99m (深水波)②Ls=T=×=85.3m (浅水波)由于d=<L/2 ,属于浅水波,取波长为85.3m。
波浪力计算
大尺度桩柱波浪力计算一览表大尺度桩柱波浪力1、极端高水位水深d = -(底面高程) + 极端高水位=+=m波长L =ma 、胸墙, 折算半径D 为:4**m D / L=/=查表惯性力系数 C M =Z 1 =+=m H / d=/=查表ηmax / H=ωt=270oZ 2 =d+ηmax-H/2=+*=m ⑴、最大总波浪力 P 、最大总波浪力矩 M max**sh()-sh()ch()-=***KN·M 29.610.13 6.96.90.3481=8914.13045.7126.929.61886.9025.0 4.6125.00.0015.052π880.17129.610.23320.6325.002.1141=1.9510.25sh=sh-88.088.0= 4.3586 2.89594.202= 2.1782 1.785126.96.9*ch2π*29.6188.02π*25.00=1.954π88.0*0.0727=0.348115.052 1.95mKN30.51=(14.0012.71)1/2=2π(-)ch()=P max =P Imax =M max =M Imax=群墩系数 K x 和附着生物修正系数 nP max ==**=M max ==**=⑵、考虑波浪浮托力作用由于两者结合紧密，故不考虑浮托力作用。
b 、整体, 折算半径D 为:4**m D / L=/=查表惯性力系数 C M =Z 1 =m⑴、计算沉箱部分的最大总波浪力 P max 、最大总波浪力矩 M max取 Z =m**sh()-sh()ch()-=0.0025.000.6892ch2π**sh88.0-1.785 2.1141= 2.895904.20288.0=KN0.6892==1.9610.25126.926.9=0=12.1141=ch2π*29.6188.014.47688 1.968914.1KNKN·M 3045.7KN KN·M11.158914.12π*2.178288.05.51-(ch = 4.20161[-(ch(0.0727(4.4718-0.3932* 4.3586-)]))-ch-ch( 1.785)88.0) 2.178288.088.0)]25.0030.5130.512π*=(12.9512.712π*88.0sh([)1/2=14.476m3.0637]1.153045.73502.60.164529.6188.00.00102516061sh2π*1KnP max KnM max π***2π(-)ch()=P max =P Imax =M max =M Imax=群墩系数 K x 和附着生物修正系数 nP max ==**=M max ==**=⑵、整体的最大总波浪力 P max 、最大总波浪力矩 M maxP max =沉箱Pmax + 胸墙 Pmax =+=M max =沉箱Mmax + 胸墙换算 Mmax=+ (/+)*=⑶、考虑波浪浮托力作用浮托力浮托力矩ωt=o z =mD / L=/=f 0 =f 1 =f 2 =f 3 =**2ch(/)ch(/)*[sin()-cos()]=**3ch(/)ch(/)*[sin()+cos()]27010473KN 104686102513502.625.003502.6104686KN·M)]1.156061(3.0637-1.785=[ 1.785*14.2016=1[2π*25.00sh(=ch2π*29.6188.0-(88.02π*KnM max KnP max 1125.00-)6970.12.8959KN·M -ch2π*3502.6910316970.1KN )]88.02025011.15KN·M9103188.02.114188.0=1.96126.9ch ]0.0088.025.002π*0.7391))1(ch( 1.785)-ch(-KN·M6.988.0*0.73914π=91031270*[1.32270-0.25](0.000)-1.32-0.000.3614.47629.61-0.251.45880.164514.4761.32KN P u =10.25 6.946061880.0088*2π*2π*KN 0.36=3705.4*14.2016-116414.476*1.45270M u =10.25 6.927088322π*29.61882π*0.00=P max =M max =2、设计高水位水深d = -(底面高程) + 设计高水位=+=m波长L =ma 、胸墙, 折算半径D 为:4**m D / L=/=查表惯性力系数 C M =Z 1 =+=m H / d=/=查表ηmax / H=ωt=270oZ 2 =d+ηmax-H/2=+*=m ⑴、最大总波浪力 P max 、最大总波浪力矩 M max**sh()-sh()ch()-=***2π(-)ch()π15.052 1.94850.17710.640.14 6.929.488514.00+KN-574.5KN·M *[(0.000)m15.052]-0.36)1/2KN·M12.71=6705.2*14.201625.00.0025.0025.0 3.5128.51=1.9410.25126.9==(6.9028.510.242=2641.428.51KN26.9*0.3035-sh2π*=sh1.8482.107525.0085.085.0ch2π*28.5185.0= 4.3615 3.09484.174= 2.1789=1.94126.94π0.3035=6225.3KN·M 6.985.0*0.0529=ch2π*28.5185.029.4885.085.0)]85.085.029.48-ch2π*2π*=1[2π*2.107525.00-(ch 4.48sh( 2.1789)85.0=P max =P Imax =M max =M Imax=群墩系数 K x 和附着生物修正系数 nP max ==**=M max ==**=⑵、考虑波浪浮托力作用由于两者结合紧密，故不考虑浮托力作用。
高桩码头上部结构波浪力计算
下砸力pmax= 下砸力理论作用宽度2XB= 下砸力q= 竖向荷载Sq= 5.波浪侧压力： 5.1静水压力计算 位置 P(KN/m2) 5.2动水压力计算 位置 波峰面处 水面处 结构顶 结构底 5.3波浪侧压力合成 波峰面处 水面处 结构顶 结构底 5.4侧压力图示
波峰面处 0.0 z(m) X 0.00 X 3.06 Ps 0.0 15.6 0.0 15.6
140279050.xls
1.计算原则(m=czy) 按<<海港码头结构设计手册(1975)>>P137~144计算： 2.设计资料： 计算水位 极端高水位 (极端高水位、设计高水位、设计低水位) 构件名称 横梁 (面板、横梁、纵梁、靠构、墩台) 水位(m) H1%(m) T(s) L(m) 水流流速V(m/s) 4.58 2.74 5.60 46.00 0.00 泥面标高(m) 上部结构顶标高 上部结构底标高 上托力系数b 下砸力系数K -10.00 6.30 1.52 2.00 0.625 注：上部结构宽度B<10m,b取1.5；B≧10m,b取2.0 K一般取0.625 码头横梁V一般输0 3.波浪上托力： 水深d(m) d/L f(d/L) 波峰面高度h(m) 14.58 0.317 0.58 1.52 2 波峰面高程(m)波峰压制高度(m) 波峰压制高度取 上托力q(KN/m ) 6.10 4.58 1.52 -31.1 4.波浪下砸力： C(m/s) 8.32 yo取(m) 0.00 u(m/s) 1.60 XB(m) 0.00 U(m/s) 7.83 tana 0.0000 0.0 0.0 0.0 -31.1 yo(m) -0.20 a 0.0000 KN/m2 m KN/m2 KN/m3 （向下为正)
桩基和钢管桩波浪力计算
2.84
1.83
3.41
3.3
2.79
1.79
6.7
63.11
6.6
61.87
极端高水 位
15.24
4
H4%
H5%
H13%
Hmean
Tmean
L
(m)
(m)
(m)
(m)
(s)
(m)
3.8
3.67
3.11
2
7
67.88
3.74
3.61
3.06
1.97
6.9
66.65
3.7
3.58
3.03
1.95
3.57
3.45
2.92
1.88
6.9
65.96
6.8
64.76
3.48
3.36
1.39
9.62
S= 46.84 KN
一.计算 资料
设计高水位
钢管桩的波浪力计算
5.3 m
波高H 底高程 波浪周期T 圆柱直径D
3.92 m -25 m 7.46 s 1.2 m
二.波浪 对圆柱的 作用
水深d＝ 深水波长L0＝
d/L0＝ 查表：
d/L＝
波长L＝
D/L＝
按小尺度桩柱计算
30.3 m 86.89 m 0.3487
1.计算原 则
按<<海港 水文规范 >>(JTJ213 -98) 8.3条 计算
波浪对 圆形桩 基的作 用
2.设计资 料
桩径D 1.00 m 天然泥面
标高 -1.00 m 设计水位 3.04 m 桩顶标高 3.46 m
设计波要 素
H1%(m)
桩基结构物波浪力的工程计算方法
桩基结构物波浪力的工程计算方法桩基结构物在海洋工程中具有举足轻重的地位，而波浪力是影响桩基结构物稳定性和安全性的关键因素之一。
因此，对桩基结构物波浪力的工程计算方法进行研究，对保障海洋工程的安全性和稳定性具有重要意义。
本文将围绕桩基结构物波浪力的工程计算方法展开讨论，旨在明确计算方法及其在实际工程中的应用。
桩基结构物波浪力是指海洋工程中桩基结构物受到海浪作用产生的力。
这种力的产生主要源于海浪的冲击力、海流力和重力等多种因素。
波浪力的计算公式通常根据物理力学原理进行推导，是桩基结构设计中的重要参数。
在实际工程中，波浪力的计算方法大致可分为经验法和理论法两类。
经验法主要依据实际工程数据进行拟合计算，而理论法则是基于物理力学理论进行计算。
有限元法是一种常用的数值计算方法，适用于各种复杂的工程问题。
在桩基结构物波浪力的计算中，有限元法可以将桩基和周围介质视为离散的单元体，通过对单元体进行力学分析，得到每个单元体上的力与位移关系，最终得到整个结构的应力与变形。
模拟法是通过计算机模拟海浪对桩基结构物的作用过程，从而得到结构物所受的波浪力。
这种方法需要建立海浪模型和桩基结构物模型，通过设定不同的海浪条件和结构物参数，进行大量模拟计算，最终得到不同条件下的波浪力。
为了说明上述计算方法的有效性和可行性，我们选取了一个实际案例进行详细的分析和验证。
该案例为某海上风电场桩基结构物，基础形式为单桩基础。
我们运用有限元法对该结构物进行了建模，并对其在不同海浪条件下的波浪力进行了模拟计算。
计算结果表明，在相同的海浪条件下，有限元法与模拟法得到的波浪力结果相近，证明了这两种计算方法的可靠性。
同时，通过对比分析，我们发现有限元法在处理复杂边界条件和多因素耦合问题上具有更大的优势。
本文对桩基结构物波浪力的工程计算方法进行了系统的探讨，分别介绍了经验法和理论法两种计算思路，并详细推导了其中的公式和理论。
通过实例分析和验证，说明这些方法在计算桩基结构物波浪力上的有效性和可行性。
波浪对桩柱作用力的计算
波浪对桩柱作用力的计算波浪对桩柱作用力的计算是海洋工程中重要的研究内容。
波浪在桩柱上的作用力分为水平力和垂直力两种，其中垂直力对桩柱的稳定性影响较大。
本文将介绍波浪对桩柱作用力的计算方法及其对海洋工程的应用。
一、波浪对桩柱垂直力的计算波浪对桩柱垂直力的计算可以采用线性水波理论或非线性水波理论。
线性水波理论是一种经验公式，适用于波高小于1/7水深的情况。
非线性水波理论考虑了波浪的非线性因素，适用于波高大于1/7水深的情况。
1. 线性水波理论线性水波理论最早由Stokes提出，其公式表达如下：$$F=ρgh\cdot A$$其中，F为波浪垂直力，ρ为水密度，g为重力加速度，h为波高，A为横截面积。
Stokes公式的前提条件是波高比较小，海洋工程中较少使用。
2. 非线性水波理论非线性水波理论与线性水波理论相比，考虑了波浪的非线性因素，因此更加准确。
非线性水波理论中最常用的是Mild-Slope equation，其公式表达如下：$$F=\frac{1}{g}(\frac{∂P}{∂z})$$其中，F为波浪垂直力，g为重力加速度，P为波浪压力，z为水深。
Mild-Slope equation适用于海洋深度较大的海域，且波浪高度不太受深度影响的情况。
二、波浪对桩柱水平力的计算波浪对桩柱水平力的计算较为复杂，需要考虑波浪和桩柱之间的摩擦力和慣性力等因素。
常用的计算方法有Morison方程、Barracuda方程和Strip Theory等。
1. Morison方程Morison方程是目前海洋工程中最常用的波浪和桩柱的作用力计算方法。
该方法将桩柱的作用力分为二阶谐波力和非二阶谐波力。
其中，二阶谐波力对于波高较小的海域较为准确，而非二阶谐波力对于波高较大的海域较为准确。
Morison方程的公式表达如下：$$F_{x}=ρC_{d}D_{p}V(t)^{2}+ρC_{m}D_{p}ẋ(t)+F_{xN}$$$$F_{y}=ρC_{d}D_{p}V(t)^{2}+ρC_{m}D_{p}ẏ(t)+F_{yN}$$其中，Fx和Fy分别为水平力和横向力，ρ为水密度，Cd 为Morison方程中的阻力系数，Dp为桩柱直径，V(t)为波浪速度，Cm为Morison方程中的惯性系数，ẋ(t)和ẏ(t)分别为桩柱在水平和垂直方向上的速度，FxN和FyN分别为非二阶谐波力。
海上风电桩基m法计算流程
海上风电桩基m法计算流程针对海上风电桩基的设计和计算，有一套比较成熟的流程，具体包括以下几个步骤：1. 场址勘察场址勘察是指在选定的建设地点进行地质、水文和海洋环境等方面的调查研究，从而为后续的工程设计提供基础数据。
海上风电场的选址通常会考虑水深、风速、波浪、岩层情况等因素，而这些因素对桩基的选型和设计有很大的影响。
2. 桩基类型选择根据场址勘察的结果和工程要求，确定适合的桩基类型。
潜水桩基在水下安装，它的主要作用是将风力发电机组的重量稳定地传递到海床，保证风电塔的稳定性和安全性。
驻波桩基则是因为其自然频率等特性适合海上风电场建设，而承台式桩基则适合于海床土质合适的场所。
3. 水文和气象条件评估考虑到海上环境的特殊性，设计中需要充分考虑水文和气象条件对桩基的影响。
包括海流速度、波浪高度、风速等因素，这些都会影响桩基的稳定性和安全性。
因此，在设计过程中需要详细评估这些条件，并进行相应的计算和模拟。
4. 抗滑移计算对于潜水桩基，抗滑移计算是必不可少的一步。
通过对海床的特性、桩基的几何形状和材料特性等进行综合考虑，计算桩基在海床上的抗滑移能力。
这一步是确保桩基稳定性的重要前提。
5. 钢管桩抗侧移和抗拔取力计算驻波桩基常采用钢管桩，钢管桩的抗侧移和抗拔取力也需要进行详细的计算。
这涉及到桩基在水下的受力情况和稳定性分析，同时还需要考虑桩基与海床之间的摩擦力和土压力等因素。
6. 桩基动力特性计算桩基的动力特性是指桩基在复杂水下环境中的受力和振动特性，包括共振频率、阻尼比、动力承载能力等。
通过对桩基的动力特性进行分析和计算，可以帮助设计者更好地了解桩基的受力情况，保证风电塔的稳定性和安全性。
7. 相关验算及安全系数确定在进行桩基设计和计算后，需要进行一系列的验算和安全系数的确定，以确保桩基在实际使用中的安全性能。
这包括考虑到各种不确定因素和荷载变化对桩基稳定性的影响，从而确定合理的安全系数。
总结来看，海上风电桩基的设计和计算流程是一个复杂而系统的过程，需要充分考虑到水文和气象条件、桩基的类型选择、桩基动力特性等多个方面的因素。
海上风力发电机三桩基础波流力的计算
海上风力发电机三桩基础波流力的计算海上风力发电机三桩基础波流力的计算是一项非常复杂的工作，需要考虑众多因素，包括海洋环境、波浪特性、地形地貌、风速方向与强度等。
下面我们将按照列表的形式，来详细介绍一下海上风力发电机三桩基础波流力的计算方法。
一、海洋环境参数的获取：1. 海洋环境参数的获取是海上风力发电机三桩基础波流力计算的第一步。
2. 常用的方法包括现场实验和海洋气象台的观测数据等。
3. 实验方法包括设立监测站点，通过设备采集资料，获取实际的波流数据。
二、波浪特性的分析：1. 波浪特性的分析是海上风力发电机三桩基础波流力计算的基础。
2. 波浪特性包括波高、波长、波速、波浪周期等参数。
3. 波浪的特性可以通过高精度计算方法和海洋气象台的观测数据等来确定。
三、海上风力发电机桩基础的设计：1. 设计海上风力发电机桩基础时，需要考虑附着力、水平载荷和竖直载荷等参数。
2. 附着力是风力发电机与桩基础连接的关键，需要通过闭合形态和附着面积等方法予以解决。
3. 桩基础的设计还需要考虑水平载荷和竖直载荷，通常需要进行双向拟合分析以确定。
四、基于ANSYS的波浪力矩计算：1. 基于ANSYS的波浪力矩计算可以精确地分析海上风力发电机三桩基础波流力。
2. 此方法需要先进行三维模型设计，然后导入ANSYS软件，计算波动力、激励力、阻尼力、塑性变形等参数。
3. 波浪力矩计算结果可以为海上风力发电机桩基础的设计提供重要参考。
综上所述，海上风力发电机三桩基础波流力的计算是一项复杂而紧密相关的工作，需要各方面因素的综合考虑和精确计算。
只有掌握了以上关键的计算方法，才能设计出安全、稳定、高效的海上风力发电机三桩基础。
木桩所受的绕流力的计算及水流对结构模态的影响
木桩绕流力的计算及水流对桩模态的影响算例：一根打入海底的圆形木桩，长度l=20.0m，直径D=0.4m，水深d=16.0m，海流速度v=1.0m/s。
1.计算海流作用在木桩上的拖拽力。
2.分析水流对桩模态的影响。
计算所用数据：木桩的弹性模量：E=1.0×108MPa.木材的密度：ρ木=0.8×103kg/m3.海水的密度：ρ水=1.025×103kg/m3.拖拽力系数：C D=1.0.1.海流作用在桩上的拖拽力海流作用在木桩上的拖拽力公式为：F D=0.5C Dρ木Dv2d =3.075KN2.水流对桩模态的影响利用附加质量法考虑水流对模态的影响：海水在木桩上单位长度的附加质量为：m水=0.25ρ水πD2=128.8kg利用Midas Civil有限元软件分别建立不考虑附加质量和考虑附加质量的有限元模型进行模态分析，见下表。
模态号频率/s-1周期/s1 0.492291 2.0313172 0.492291 2.0313173 3.048493 0.3280314 3.048493 0.3280315 8.439859 0.1184856 8.439859 0.1184857 16.334901 0.0612198 16.334901 0.0612199 26.629447 0.03755210 26.629447 0.037552表2 考虑附加水质量下桩的前10阶频率与周期模态号频率/s-1周期/s1 0.399294 2.5044232 0.399294 2.5044233 2.292621 0.4361824 2.292621 0.4361825 6.110237 0.1636606 6.110237 0.1636607 11.765521 0.0849948 11.765521 0.0849949 19.242923 0.05196710 19.242923 0.051967在考虑附加质量与不考虑附加质量的情况下周期的比较,不难发现在考虑附加质量的情况下，由于桩的质量的增加周期相应增大。
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大丰港波浪力计算
一、工程概况：
（一）工程规模、结构形式及主要尺寸
1、工程规模：本工程为两个5000吨级泊位，散货、多用途泊位各一个。
2、引桥全长390米，宽15米，采用高桩梁板结构，桩径800mm，排架间距15米，引桥共142根桩，桩长均为35米。
码头全长269米，宽35米，排架间距7米，高桩梁板结构。
3、桩型介绍：桩基采用PHCΦ800C型高强砼管桩，全称为先张法预应力离心高强砼管桩（Prestressed Spum High Strenth Concrete Pipe Piles），PHC为其英文单词的缩写。
砼设计标号为C80。
（二）、工程地理位置：
大丰港位于江苏省大丰市境内，处于江苏沿海从连云港至长江口近千公里港口空白带的中部。
（三）工程区域自然情况：
港址海岸由潮滩淤长和人工围垦形成，岸滩宽5KM左右，码头区域处于无掩护地带。
大丰港规划区潮位及波浪观测，在历史上几乎是空白，提供有关气象资料显示：港区夏季风影响显著，夏季多为东南风，频率占57%，冬季受寒潮影响，以西北风为主，频率可达53%，全年出现≥5级风的天数，平均为20天；≥6级风的平均天数为8.5天，影响本地区的台风平均次数为每年0.6次，多出现在7—9月份，龙卷风平均为三年发生一次。
施工地点设计波浪要素（设计高水位）5年一遇波浪H1%4.4m,2年一遇波浪H1%3.9m。
潮流流速达1.8m/s，流向方向角171度。
本海域为强流海区，主流向与岸线大致平行，似呈南北向往复流，涨潮流向偏南，落潮流向偏北。
设计高水位为+5.07m,设计低水位为+0.46m。
（四）于1997 年12月，某公司承担在工程拟建位置打一组试桩，试桩为四根600×600mm的砼方桩，桩长47m，砼标号R50。
桩打完后用16#槽钢连成了整体。
20几天后四根桩全部倒入水中。
所以，我部在打桩之前先进行桩的抵抗波浪力计算。
二、计算波浪力
1、已知：五年一遇波高：H=4.4m ;设计高潮位: 5.07m ;
周期: T=8.5s; 桩位处泥面标高: -5.0m;
水深:d=5.07+5.0=10.07m;
海水容重:ρ=1.006×103 kg/m3; g=10m/s2
⑴波长①L0=gT2/2π=10×8.52/2π=114.99m (深水波)
②Ls=T=8.5×=85.3m (浅水波)
由于d=10.07<L/2 ,属于浅水波,取波长为85.3m。
⑵波数: k=2π/L=2π/85.3=0.07366
波动角频率: δ=2π/T=2π/8.5=0.73920
2、因1/2>d/L=10.07/85.3=0.118>1/20 ,该波属于微幅波中有限水深情况。
按微幅波计算:
取同一时刻相距一个波长处质点:x=1;取水面处质点:z=0;时间取t=1s P=ρg (η-z)=ρgη=ρg×H/2×cos(δt-kx)=ρg×H/2×cos(δ-k)
=1006×10×2.2×cos(0.7392-0.07366)
=22.13KN/m
3、因桩为PHC管桩，所以假定波作用在桩上后没有反射。
可按有限振幅
推进波计算：
波超高ζ0=πH2/4L=4.42π/4×85.3=0.17826
P d/Υ=H/2chkd→P d=HΥ/2chkd=4.4×1006×10/[2×(e kd+e-kd)/2] =44264/(e0.742 +e-0.742)
=44264/2.576=17183MPa
P=(H/2+ζ0)×(Υd+ Pd)/(H/2+ζ0+d)
=(2.2+0.17826)×(1006×10×10.07+17183)/(2.2+0.17826+10.07) =2.37826×118487.2/12.44826
=22.64KN/m
三、计算桩抗裂应力
主筋张拉控制强度δk=1070MPa
E g=1.8×106kg/cm2
E h=3.5×105kg/cm2(按C50砼计)
抗裂验算:k fδ≤δh2+γR F
砼塑性影响系数γ查表得:
γ=1.7-0.10d1/d
=1.7-0.10×0.58/0.8
=1.6275
砼轴心抗裂设计强度查表:
R F=28.5kg/cm2=2.85MPa
抗裂安全系数查表:
k f=1.2
1、按先张法计算：
折算截面积：
A0=A j+nA y。