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设计抗海啸桥梁需要进行范式转换

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-11-04浏览次数:1099

研究人员,包括俄勒冈州立大学的两位科学家,在一项新的研究中指出,对桥梁海啸风险的评估需要进行范式转换。

这项研究的部分动机是,最近在日本海岸和印度洋海啸中被摧毁的数百座桥梁在海啸闯入桥梁时提高了对物理学的认识 - 打开设计沿海跨度的大门是更好地抵抗巨浪的洪流。

研究人员说,仅仅考虑桥梁的整体海啸负荷是不够的 - 桥梁的各种结构部件的负荷也需要考虑。

在过去的15年中,日本和印度尼西亚沿海水域的震中引发了海啸,造成超过25万人丧生,造成超过2000亿美元的损失。损坏包括冲走或以其他方式驱逐数百座桥梁,强调需要更好地理解波浪效应的基本物理特性。

该研究发表在“海洋科学与工程期刊”上,涉及在里诺内华达大学建造1:5比例的开放式桥梁模型。

完成后的模型随后运往俄勒冈州立大学,并在OH Hinsdale波浪研究实验室的大型波浪水槽中进行了测试,该实验室长104.24米,宽3.66米,深4.57米。

“包括所有结构细节,如钢梁和代表道路的混凝土甲板,”研究合作者,实验室主任Pedro Lomonaco说。 “当我们对海啸波的影响进行一系列测试时,这座桥完全被用来测量桥梁的压力,力和加速度。”

水平和垂直力由波浪施加,结果表明两个最大值不一定同时发生。鉴于流行的想法,这是一个重要的发现。

“与建议的方法相反,在甲板的重心处施加最大水平力和最大垂直力不允许对结构构件之间的单个连接进行保守的上升估计,”OSU的共同作者Solomon Yim说。工程学院。

到目前为止,大多数研究,Yim和Lomonaco已经指出已经研究了总载荷,而不是单个梁,甲板室,轴承和接头的应力。

“在最近的海啸中,轴承连接断裂是桥梁损坏的主要类型,表明量化海啸对这些部件的影响并破坏基础物理是至关重要的,”Yim说。 “我们的研究揭示了一个复杂的桥梁淹没机制,包括三个隆起阶段和一个下降阶段,每个阶段都最大限度地满足了对不同结构部件的需求。”

内华达 - 里诺的Yim,Lomonaco和合作者开发了一种新的,基于物理的方法,工程师可以使用它来设计桥梁连接,钢轴承和柱子以更好地抵抗海啸。

通过修改模型桥的垂直和水平刚度,他们发现向支撑基础设施的力传递发生了重大变化。

“桥梁下的高压在桥梁的稳定性中发挥了重要作用,并测试了不同的缓解措施,从封闭梁与混凝土甲板上的通风之间的间隙,”Lomonaco说。 “这些实验为设计指南和计算模型的开发和验证创建了一个综合数据库。这次以及即将到来的桥梁和海啸相互作用研究的结果可以直接应用于桥梁的设计和改造。例如,通风的影响。压力的发展。“

Nevada-Reno的Ian Barker和研究生Dennis Istratati领导了这项研究,得到了联邦公路管理局和俄勒冈州交通局的支持。

“Ian Buckle是桥梁设计和大规模实验的专家,”Yim说。 “海啸影响负荷更像是我和佩德罗之间的一个区域。这项工作结合了UNR和OSU的专业知识。“