刘章军， 刘 磊， 汪 峰

(1. 武汉工程大学 土木工程与建筑学院，武汉 430074；2. 三峡大学 土木与建筑学院，湖北 宜昌 443002)

随着我国经济快速发展，海洋资源的开发日益重要，对海洋工程结构(如海上平台、离岸码头和海上风电机装置等)安全性的要求越来越高。此类结构下部支撑一般为墩柱结构，在复杂的海洋环境中，将受到波浪荷载、风荷载、轮渡撞击和地震等作用。其中，波浪荷载是主要作用力之一，其不仅随时间变化(具有动态特性)，而且具有明显的随机性和空间相干性，因而采用波浪力随机场加以描述[1]。

在波浪随机过程或随机场研究中，Pierson[2]建立了波面位移随机过程与波高谱之间的关系，开辟了应用波高谱研究波浪随机过程的先河。Borgman[3]对Morison方程进行了线性化处理，并利用谱分析法研究了作用在柱桩上的随机波浪力。Di Paola等[4]结合波高与波速的关系，利用本征正交分解(POD)方法模拟了波速随机场。Ren等[5]进行了结构在随机波浪冲击下的数值模拟分析，并与实验数据进行对比。Dong等[6]结合波浪谱模拟了重力式网箱在随机海浪力作用下的力学特性。上述方法均是基于波高谱来实现波浪随机过程或随机场模拟。在波浪方向谱研究方面，Longuet-higgins等[7]应用傅里叶级数估计海浪方向谱，并提出了方向谱的分布函数。Ren等[8]对方向谱的观测方法进行了改进，并进行了波面模拟；文献[9-11]利用方向谱对波浪进行了三维数值模拟；赵振民等[12]则将波面的三维仿真模拟用于船舶振动研究。

上……