[发明专利]一种基于风浪流荷载组合的跨海桥梁动力响应计算方法

说明书

本发明公开了一种基于风浪流荷载组合的跨海桥梁动力响应计算方法，包括以下步骤：步骤1：分别建立风‑浪之间和风‑流之间的耦合关系；步骤2：确定不同重现期的风、浪、流参数，根据步骤1的耦合关系得到某一重现期下的风‑浪‑流组合；步骤3：确定风荷载点位坐标生成随机风场，得到风荷载；步骤4：确定波流荷载点位坐标生成随机波流场，得到波浪荷载和水流荷载；步骤5：根据步骤2得到的风‑浪‑流组合和步骤3、4得到的荷载，得到风‑浪‑流荷载组合T；步骤6：将步骤5得到的组合带入跨海桥梁即可得到桥梁的动力响应；本发明充分考虑了风‑浪‑流之间的耦合关系，更贴合实际情况，应用于工程设计可降低工程成本。

技术领域

本发明涉及一种跨海桥梁响应的计算方法，具体涉及基于风浪流荷载组合的跨海桥梁动力响应的计算方法。

背景技术

目前，越来越多的跨海桥梁建设，如已建成的港珠澳大桥、舟山连岛大桥、杭州湾大桥，正在建设或规划的平潭海峡大桥、琼州海峡大桥等等；跨海桥梁所处海洋环境恶劣，往往遭受大风、急流、巨浪的影响，对桥梁设计、施工和运营都带来了巨大的挑战；目前我国并没有桥梁风-浪-流组合的相关规定，而且百年一遇的风-浪-流几乎不可能同时发生，传统的荷载组合方法会高估环境荷载，增加工程造价；一般跨海桥梁多为斜拉桥、悬索桥等大跨度桥梁，其整体刚度小，受环境荷载影响变形大，合理的确定风-浪-流荷载组合对其至关重要。

风-浪-流荷载的组合方法主要包括两个方面：风浪流参数多重耦合方法和随机风浪流荷载的数值计算方法，例如专利公开号为CN107657117A“一种公铁两用桥梁车-桥-风浪流耦合振动分析方法”公开了一种桥梁-车辆-风浪流耦合振动分析方法，但是该方法并没有考虑风和浪之间的相关关系，导致结构的极限荷载效应偏离实际情况。

发明内容

本发明提供一种考虑风浪流之间的多重耦合作用，实用性强，可适用于不同海域的跨海桥梁的基于风浪流荷载组合的跨海桥梁响应计算方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于风浪流荷载组合的跨海桥梁响应计算方法，包括以下步骤：

步骤1：分别建立风-浪之间和风-流之间的耦合关系；

步骤2：确定不同重现期的风、浪、流参数，根据步骤1的耦合关系得到某一重现期下的风-浪-流组合；

步骤3：确定风荷载点位坐标生成随机风场，得到风荷载；

步骤4：确定波流荷载点位坐标生成随机波流场，得到波浪荷载和水流荷载；

步骤5：根据步骤2得到的风-浪-流组合和步骤3、4得到的荷载，得到风-浪-流荷载组合T；

步骤6：将步骤5得到的组合带入跨海桥梁即可得到桥梁的动力响应。

进一步的，所述步骤1中通过耿贝尔逻辑模型联合分布函数F_XY(x,y)建立风-浪之间的耦合关系：

F_XY(x,y)＝exp{-[(-lnF(x))^m+(-lnF(y))^m]^1/m}

式中：F_X(x)为风的边缘概率分布，F_Y(y)为浪的边缘概率分布，x和y均为随机变量，m为；

其中：

式中：a_x为随机变量x的耿贝尔分布的位置参数，b_x为随机变量x的耿贝尔分布的尺度参数；a_y为随机变量y的耿贝尔分布的位置参数，b_y均为随机变量y的耿贝尔分布的尺度参数。

进一步的，所述步骤1中风-流之间的耦合关系建立如下：