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大型跨海斜拉桥相关风-浪的联合作用与相干函数
| 论文题名： | 大型跨海斜拉桥相关风-浪的联合作用与相干函数 |
| 关键词： | 跨海斜拉桥;风荷载;浪荷载;动力响应;相干函数 |
| 摘要： | 近些年，随着国家综合实力的日益强大，也带动了基础设施建设领域的飞速发展，例如在中国沿海地区，伴随经济快速发展，人们对于交通运输的便利性以及高效性提出了越来越高的需求，其中在海洋工程中跨海桥梁的建设为解决这一需求功不可没。跨海桥梁通常处于风急、浪高、潮大等恶劣环境中，所以在风、浪、流等作用下结构动力响应更加明显。在以往研究风、浪对跨海桥梁作用时，仅仅对风、浪荷载进行简单叠加，而在实际情况中，风、浪之间的确存在一定的相关性。当风速越大时，海面波浪也相对较高，所以风致荷载和波浪力叠加会出现“强强联合”的现象，风、浪之间的相关性对结构的风浪叠加荷载时程有显著的影响，因此相关风-浪联合作用和风浪简单叠加作用下结构的荷载效应也将会有明显的差别。本文在原有基础上，根据风、浪之间的相关性考虑风、浪要素大小之间的同步性，进而考虑相应风、浪的叠加荷载时程显得尤为重要。为了获得考虑相关性的风-浪要素时程，确定其联合作用下跨海斜拉桥动力响应变化特征，本文对相关风-浪的相干函数和相关风-浪联合作用下跨海斜拉桥动力响应进行深入研究，得到主要成果如下： （1）为了研究风、浪之间相关性，采用SVM算法对实测相关风-浪数据进行训练，得出不同风-浪相关性下的训练模型，构建风速互谱矩阵模拟斜拉桥风场，将模拟的风场输入风-浪训练模型并输出相应的波浪时程，计算出风-浪相干函数的数值解。分析影响风-浪相干性的原因，构造风-浪相干函数理论模型，将数值解与理论解对比并优化确定理论风-浪相干函数模型的模型参数。 （2）在得到风-浪相干函数的基础上，为了生成具有相关性的同步风-浪荷载，利用得到的风-浪相干函数模型构造风-浪联合谱矩阵，对风-浪联合谱矩阵进行cholesky分解，使用谐波合成法生成具有不同相关性的风-浪时程，并根据风荷载与波浪荷载的计算方法，利用风-浪相干函数计算出不同相关性下的同步风-浪荷载。 （3）计算了不同相关风-浪联合作用下斜拉桥的动力响应，得到了其动力响应变化规律：随着风-浪相关性的减弱，联合风-浪作用下对桥塔结构激发的动力响应最大值并不一定减小，但均方差基本呈现出略微递减的趋势。对于整桥而言，随着风-浪相关性的递减，基底剪力与弯矩的均方差呈现递减趋势，但波浪荷载对于塔顶位移以及跨中位移的激发响应值与风荷载相比几乎可以忽略不计。 |
| 作者： | 薛思思 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 周道成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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