波浪對坡橋的沖擊作用機理與數(shù)值模擬研究.pdf

1、2005年，颶風卡特里娜（Katrina）對墨西哥灣的沿岸跨海橋梁造成了嚴重破壞，其中比洛克西灣上的橋梁受損極為嚴重。盡管在此之前，有許多試驗或數(shù)值研究已經揭示了橋梁在極端自然災害作用下的破壞機理，但關于沿橋梁縱向具有傾斜橋面板的橋梁，破壞的研究相對較少。在風暴潮等惡劣海況發(fā)生時，海面上必然會產生洶涌的波濤，這就使得跨海橋梁的坡橋段受到波浪更為強烈的沖擊作用。當由于考慮造價、景觀效果等原因，橋梁主梁高程會修建的較低，當發(fā)生極端情況時，產

2、生的海浪會對坡橋橋面板產生較為嚴重的損壞，甚至破壞橋梁。
　　通過結合三維數(shù)值波浪水槽，通過相關波浪要素的設置，利用VOF方法求解水氣分界面和PISO算法運算求解流場，以CFD軟件FLUENT為平臺，運用上述相關條件設置好的三維數(shù)值波浪水槽，將計算得到波浪力同天津港灣工程研究所的試驗數(shù)據對比，驗證了三維數(shù)值波浪水槽及相關設置的可行性。然后以比洛克西灣大橋為研究原型，探究了跨海大橋坡橋段橋面板（傾角為0°~3°）在波浪沖擊作用下的波

3、浪荷載大小。橋面高程確定，采用五種不同的水面高程，不同的橋面板傾角，對特定條件下的波浪力荷載進行分析，其中包括水平作用力、垂直作用力和扭矩作用。研究表明，在相同的波浪要素下，在橋面高程不變的情況下，波浪的波峰抨擊到主梁上時，對坡橋的作用力較大；當波峰超過橋面高程時，隨著水面高程的增加，波浪力逐漸減?。划斔鏇]過橋面時，波浪力又開始增大，但是增幅較小。通過研究還發(fā)現(xiàn)，對坡橋橋面板影響最大的力為升力，在近海淺水或者中等水深作用下的線性波浪，

4、隨著橋面板傾角的改變，導致波浪與坡橋橋面板的作用面積改變，波浪波形與坡橋橋面板的夾角改變，使得升力也發(fā)生了變化，坡橋傾角從0°到3°，升力先上升后下降。在1°、2°左右達到最大值。通過對坡橋橋面板研究得出的結論，可以作為以后傾斜橋面板設計的參考依據，為最大限度的降低海浪作用對跨海橋梁坡橋段帶來的危害提供一定的指導作用。
　　最后，對坡橋在不同水面高程、不同傾斜角度下橋面板的受力分析做出了總結，并針對自己目前研究的不足，對以后坡橋需