船行波对涉水建筑物的作用研究综述

陈伟

(重庆交通大学河海学院,重庆 400074)

1 绪论

船行波对结构的作用也属于波浪对结构物作用的一种[1]。近年来对波浪对结构的研究有了不少研究成果，主要分为两类：一种是江河、海洋波浪对桥梁、河岸、港口等建筑物的作用的数值计算与分析；一种是船行波对水中立直圆柱、垂直壁面、护坡等水工建筑物做了一定的理论分析和数值计算。本文主要从对船行波研究现状做了归纳总结，阐述了船行波对结构物的动力作用效应。同时分析了船行波影响与结构相互作用的相关因素，以及对以后工作研究的提供一定的参考。

2 船行波影响涉水建筑安全的主要因素

2.1 船速的影响

对于线性和非线性波浪，波长和波高是波浪的主要参数，波浪对涉水建筑物的结构作用很大程度上取决于波高和波浪力的大小[2]。不论是传统的经验公式还是大量学者探讨的波高理论计算公式，结果表明船舶的航行速度直接影响船行波的波长和波高的大小[3]。

波高和波长变大，其对波浪力在涉水建筑物深度上的分布成一定的规律性，总是在接触面某一高度处达到峰值，且延两边逐渐减小[4]。当波长和波高变大后，波浪力在涉水建筑表面延深度上的影响范围也增大。

2.2 船与结构物间的距离

船行波在向涉水建筑物的船舶过程中由于波的势能逐渐减小，船与结构物间距直接影响波浪力和波的爬高。

随着船行波传播距离的增加，波浪逐渐以扇面波的型式向外扩散，波浪的势能也逐渐分散和消耗，同时波高也逐渐减小。随着船与结构物的间的距离的增大，结构所受的波浪力最大幅值曲线呈现出逐渐减小的趋势[5]。

当船与结构物的间距改变时，求得的结构物所受波浪力及波浪位移的最大幅值建立曲线图。通过分析得出由波浪能量的耗散特性，结构物所受波浪力和波浪的位移随船体与结构物之间距离的增大逐渐减小[6]。

2.3 船型的影响

当船长L增加时，船行波会呈现出峰谷现象，且结构所受的波浪力值曲线也有相同的趋势。随船宽B的增加，波浪力最大幅值而增大。当船宽与船长比较小时，船行波的势能随船宽增加而增大，波浪力最大幅值也随船宽增加而增大[6]。

随船舶吃水的增大，结构物所受波浪力和其运动位移最大幅值随之逐渐增大。且当吃水达到某一值时，结构物所受波浪力和其运动位移将不再增大而趋于某一恒定值[7]。

3 结语

船行波对结构物的作用属于波浪对结构物的一种，影响船型波的因素较多，因此不同的因素的改变对结构物的作用也随之改变。笔者总结了影响船行波的船速、船与结构物间距、船型三个因素对船行波与结构物作用的影响。当船速增大时，波浪力和波高最大值曲线出现波峰和波谷，总体趋势不断增大。波浪力和位移最大幅值随船舶与结构物的间距的增大而逐渐减小，随船舶吃水的增大而逐渐增大直至趋于一恒定值。目前对船行波对结构的作用力的研究已经较为多，但涉水建筑不经单一的收到船行波的影响，同时还受到水流作用，因此分析将两者结合起来对涉水建筑结构的作用有待探讨和研究，更有利于对涉水建筑物的安全最近有效的防护措施。