自由液面效应对跨海桥梁桩基波浪力的影响

摘要：

目前应用Morison方程估算小尺度柱体波浪合力(矩)时大多仅沿静水深积分,而忽略波浪自由液面影响.为探讨波浪自由液面对小尺度柱体波浪合力(矩)的影响,基于Morison方程、修正的线性Airy波浪理论和非线性Stokes2波浪理论,推导考虑自由液面影响下柱体波浪合力(矩)的计算公式.运用该计算公式,分析不同波况下,波浪自由液面对柱体波浪合力(矩)峰值的影响,同时对比修正的线性Airy波和非线性stokes2波的数值计算结果.研究结果表明:与线性波相比,由于stokes2波浪理论造出的波形波峰尖而陡,波谷宽而缓,其波浪合力(矩)峰值较大且相位提前.随着波高H的增加,水深与波长相对比值d/L减小,波浪自由液面对小尺度柱体波浪力的影响越来越大.当d/L大于某一临界值时,波浪自由液面及波浪非线性对柱体波浪合力(矩)影响很小.特别地,当d/L=0.1,H=Hb时,考虑了波浪自由液面影响后,波浪非线性修正系数CFd+η,CMd+η达到最大,CFd+η≈7.4,CMd+η≈ 10.2,表明对于浅水大波高情况,此时务必要同时考虑波浪非线性及自由液面的影响.

关键词：Morison方程、波浪自由液面、非线性波浪、波浪合力、波浪合力矩

所属期刊栏目：16

分类号：U441+(桥涵工程)

资助基金：国家自然科学基金资助项目;四川省应用基础研究重大前沿项目;中央高校基本科研业务费科技创新项目

在线出版日期：2020-05-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：2734-2741