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台风作用下风-浪-潮三维环境等值面模型

2021-11-17沈忠辉秦顺全

工程力学 2021年11期
关键词:风速模型

魏 凯,钟 茜,沈忠辉,秦顺全,2

(1. 西南交通大学土木工程学院桥梁工程系,成都 610031;2. 中铁大桥勘测设计院有限公司,武汉 430034)

台风是我国东南沿海常见的灾害性天气[1],登陆时常伴随着强风、巨浪、风暴潮,给近海工程,特别是跨海大桥的设计、建造和安全运营带来了严峻挑战[2]。近年来,桥梁风致振动[3-7]、波浪对桥梁的动力作用[8-11]、风-浪作用下的桥梁动力响应得到了较多关注[12-13]。风暴潮作为台风造成的海面异常升高现象,会加剧波浪对桥梁基础等结构的冲击作用[14]。随着跨海大桥跨径增大,风-浪-风暴潮增水(以下简称“潮”)共同作用下桥梁结构动力响应愈发明显,如何获取台风下的风、浪、潮数据并且确定给定重现期下的荷载参数成为制约跨海桥梁设计的关键科学问题。

我国过去在确定给定重现期下桥梁的风、浪、潮荷载参数时,常忽略变量间的相关性[2]。然而,台风下的风、浪、潮参数并非相互独立。现场实测是获取长期风、浪、潮数据以开展后续研究的有效途径,但由于布点有限、数据保密以及仪器损坏等原因,获取台风下的风、浪、潮数据非常困难。常根据有限的资料计算给定重现期下环境变量,陈子煜等[15]使用1984 年-2005 年间中国南海海域的观测资料推测了100 年一遇的风暴增水和波高。近年来,随着数值模拟技术的快速发展,台风作用下海洋环境参数数值模拟得到了广泛应用。Chen 等[16]基于FVCOM 耦合模型模拟了中国沿海9 个站点35 年波高与风暴潮参数,并将其用于计算联合概率密度。……

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