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极端波浪对桥梁结构的影响与防灾减灾策略
更新时间:2024-07-08 15:42
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随着全球气候变化的加剧和极端海洋灾害事件的频发,极端波浪引起的桥梁结构破坏变得日益明显。2011年日本大地震及其引发的海啸造成了日本沿海地区约300座近海桥梁受损。灾后的调查结果显示,极端波浪冲击下,桥梁上部结构遭受的竖向浮托力和水平推力显著,由于多数近海桥梁的上、下部结构之间缺乏有效的约束,上部结构极易发生整体移位或落梁破坏。

1、极端波浪与桥梁上部结构作用

飓风诱发的极端波浪具有波高大、周期长、能量大、传播速度快、非线性强等特征。在实际海洋动力环境中,波浪和水流往往共存。在极端波浪作用下,桥梁结构的振动与波浪场的变化之间存在复杂的流-固耦合作用。近年来,机器学习的迅猛发展为沿海桥梁波浪荷载和动力响应预测带来了新的解决方案。这些技术通过利用数值模拟和实验数据,能够以较低的计算和经济成本进行波浪作用下的桥梁结构荷载和响应预测、设计优化、不确定性分析及可靠性评估等研究。

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2、减灾措施研究

为应对极端波浪对跨海桥梁造成的破坏,制定专门针对桥梁的防灾减灾策略显得尤为重要。目前,桥梁上部结构抵御极端波浪的措施主要有两类:一是优化上部结构的截面特性以减少波浪荷载的影响,例如桥面板开孔、安装整流罩等方法;二是在近海侧设置物理屏障,如建造防波堤,以减少波浪对桥梁的直接冲击和能量,进而降低波浪对桥梁结构的荷载。

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