船行波對涉水建筑物的作用研究綜述

陳偉

(重慶交通大學河海學院,重慶 400074)

1 緒論

船行波對結構的作用也屬于波浪對結構物作用的一種[1]。近年來對波浪對結構的研究有了不少研究成果，主要分為兩類：一種是江河、海洋波浪對橋梁、河岸、港口等建筑物的作用的數值計算與分析；一種是船行波對水中立直圓柱、垂直壁面、護坡等水工建筑物做了一定的理論分析和數值計算。本文主要從對船行波研究現狀做了歸納總結，闡述了船行波對結構物的動力作用效應。同時分析了船行波影響與結構相互作用的相關因素，以及對以后工作研究的提供一定的參考。

2 船行波影響涉水建筑安全的主要因素

2.1 船速的影響

對于線性和非線性波浪，波長和波高是波浪的主要參數，波浪對涉水建筑物的結構作用很大程度上取決于波高和波浪力的大小[2]。不論是傳統的經驗公式還是大量學者探討的波高理論計算公式，結果表明船舶的航行速度直接影響船行波的波長和波高的大小[3]。

波高和波長變大，其對波浪力在涉水建筑物深度上的分布成一定的規律性，總是在接觸面某一高度處達到峰值，且延兩邊逐漸減小[4]。當波長和波高變大后，波浪力在涉水建筑表面延深度上的影響范圍也增大。

2.2 船與結構物間的距離

船行波在向涉水建筑物的船舶過程中由于波的勢能逐漸減小，船與結構物間距直接影響波浪力和波的爬高。

隨著船行波傳播距離的增加，波浪逐漸以扇面波的型式向外擴散，波浪的勢能也逐漸分散和消耗，同時波高也逐漸減小。隨著船與結構物的間的距離的增大，結構所受的波浪力最大幅值曲線呈現出逐漸減小的趨勢[5]。

當船與結構物的間距改變時，求得的結構物所受波浪力及波浪位移的最大幅值建立曲線圖。通過分析得出由波浪能量的耗散特性，結構物所受波浪力和波浪的位移隨船體與結構物之間距離的增大逐漸減小[6]。

2.3 船型的影響

當船長L增加時，船行波會呈現出峰谷現象，且結構所受的波浪力值曲線也有相同的趨勢。隨船寬B的增加，波浪力最大幅值而增大。當船寬與船長比較小時，船行波的勢能隨船寬增加而增大，波浪力最大幅值也隨船寬增加而增大[6]。

隨船舶吃水的增大，結構物所受波浪力和其運動位移最大幅值隨之逐漸增大。且當吃水達到某一值時，結構物所受波浪力和其運動位移將不再增大而趨于某一恒定值[7]。

3 結語

船行波對結構物的作用屬于波浪對結構物的一種，影響船型波的因素較多，因此不同的因素的改變對結構物的作用也隨之改變。筆者總結了影響船行波的船速、船與結構物間距、船型三個因素對船行波與結構物作用的影響。當船速增大時，波浪力和波高最大值曲線出現波峰和波谷，總體趨勢不斷增大。波浪力和位移最大幅值隨船舶與結構物的間距的增大而逐漸減小，隨船舶吃水的增大而逐漸增大直至趨于一恒定值。目前對船行波對結構的作用力的研究已經較為多，但涉水建筑不經單一的收到船行波的影響，同時還受到水流作用，因此分析將兩者結合起來對涉水建筑結構的作用有待探討和研究，更有利于對涉水建筑物的安全最近有效的防護措施。