基于P-M谱的波浪荷载数值模拟及其对跨海斜拉桥的冲击响应规律研究

来源：计算力学学报杂志2023年第4期北京时间：

作者：罗浩,徐楚懿,杨彤麟,郭辉,郭向荣

单位：湖南科技大学 土木工程学院, 湘潭 411201,湖南科技大学 土木工程学院, 湘潭 411201,湖南科技大学 土木工程学院, 湘潭 411201,中国铁道科学研究院集团有限公司 铁道建筑研究所, 北京 100081,中南大学 土木工程学院, 长沙 410075

摘要：针对深水桥梁在海洋中面对波浪的冲击问题,以某跨海斜拉桥为例,设定P-M谱为目标谱,依据Welch算法对海浪功率谱进行验证,基于以上理论采用fluent软件建立数值波浪水槽,根据重现期为10年、50年和100年分别计算对应的波高为6.4 m,7.2 m和9.6 m的波浪力,并将波浪力导入斜拉桥进行动力响应计算。综合分析大桥的动力响应, 结果表明,(1) 纵桥向波浪力是由横桥向波浪冲击桥墩出现绕射效应而产生,所以斜拉桥所受横桥向波浪力远大于纵桥向波浪力;(2) 随着波高的增大,斜拉桥的动力响应峰值逐渐增大,主跨跨中和塔顶动力响应峰值随波高的增长率最快,次边跨跨中动力响应峰值随波高的增长率次之,边跨跨中动力响应峰值随波高的增长率最慢;(3) 随着波浪荷载的增大,塔顶横向位移响应增幅显著,塔顶位移响应峰值最大达到0.0598 m。相关研究对大跨度深水桥梁的设计和动力分析有一定的参考意义。

关键词：波浪荷载,海浪谱,数值波浪水槽,斜拉桥,动力响应,

基金资助：国家自然科学基金(51408217);湖南省自然科学基金(2021JJ30258;2015JJ3066)资助项目.