隨著全球氣候變化的加劇和極端海洋災害事件的頻發(fā),極端波浪引起的橋梁結構破壞變得日益明顯。2011年日本大地震及其引發(fā)的海嘯造成了日本沿海地區(qū)約300座近海橋梁受損。災后的調查結果顯示,極端波浪沖擊下,橋梁上部結構遭受的豎向浮托力和水平推力顯著,由于多數(shù)近海橋梁的上、下部結構之間缺乏有效的約束,上部結構極易發(fā)生整體移位或落梁破壞。
1、極端波浪與橋梁上部結構作用
颶風誘發(fā)的極端波浪具有波高大、周期長、能量大、傳播速度快、非線性強等特征。在實際海洋動力環(huán)境中,波浪和水流往往共存。在極端波浪作用下,橋梁結構的振動與波浪場的變化之間存在復雜的流-固耦合作用。近年來,機器學習的迅猛發(fā)展為沿海橋梁波浪荷載和動力響應預測帶來了新的解決方案。這些技術通過利用數(shù)值模擬和實驗數(shù)據(jù),能夠以較低的計算和經(jīng)濟成本進行波浪作用下的橋梁結構荷載和響應預測、設計優(yōu)化、不確定性分析及可靠性評估等研究。

2、減災措施研究
為應對極端波浪對跨海橋梁造成的破壞,制定專門針對橋梁的防災減災策略顯得尤為重要。目前,橋梁上部結構抵御極端波浪的措施主要有兩類:一是優(yōu)化上部結構的截面特性以減少波浪荷載的影響,例如橋面板開孔、安裝整流罩等方法;二是在近海側設置物理屏障,如建造防波堤,以減少波浪對橋梁的直接沖擊和能量,進而降低波浪對橋梁結構的荷載。
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