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設計抗海嘯橋梁需要進行范式轉換

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-11-04瀏覽次數:1099

研究人員,包括俄勒岡州立大學的兩位科學家,在一項新的研究中指出,對橋梁海嘯風險的評估需要進行范式轉換。

這項研究的部分動機是,最近在日本海岸和印度洋海嘯中被摧毀的數百座橋梁在海嘯闖入橋梁時提高了對物理學的認識 - 打開設計沿海跨度的大門是更好地抵抗巨浪的洪流。

研究人員說,僅僅考慮橋梁的整體海嘯負荷是不夠的 - 橋梁的各種結構部件的負荷也需要考慮。

在過去的15年中,日本和印度尼西亞沿海水域的震中引發了海嘯,造成超過25萬人喪生,造成超過2000億美元的損失。損壞包括沖走或以其他方式驅逐數百座橋梁,強調需要更好地理解波浪效應的基本物理特性。

該研究發表在“海洋科學與工程期刊”上,涉及在里諾內華達大學建造1:5比例的開放式橋梁模型。

完成后的模型隨后運往俄勒岡州立大學,并在OH Hinsdale波浪研究實驗室的大型波浪水槽中進行了測試,該實驗室長104.24米,寬3.66米,深4.57米。

“包括所有結構細節,如鋼梁和代表道路的混凝土甲板,”研究合作者,實驗室主任Pedro Lomonaco說。 “當我們對海嘯波的影響進行一系列測試時,這座橋完全被用來測量橋梁的壓力,力和加速度。”

水平和垂直力由波浪施加,結果表明兩個最大值不一定同時發生。鑒于流行的想法,這是一個重要的發現。

“與建議的方法相反,在甲板的重心處施加最大水平力和最大垂直力不允許對結構構件之間的單個連接進行保守的上升估計,”OSU的共同作者Solomon Yim說。工程學院。

到目前為止,大多數研究,Yim和Lomonaco已經指出已經研究了總載荷,而不是單個梁,甲板室,軸承和接頭的應力。

“在最近的海嘯中,軸承連接斷裂是橋梁損壞的主要類型,表明量化海嘯對這些部件的影響并破壞基礎物理是至關重要的,”Yim說。 “我們的研究揭示了一個復雜的橋梁淹沒機制,包括三個隆起階段和一個下降階段,每個階段都最大限度地滿足了對不同結構部件的需求。”

內華達 - 里諾的Yim,Lomonaco和合作者開發了一種新的,基于物理的方法,工程師可以使用它來設計橋梁連接,鋼軸承和柱子以更好地抵抗海嘯。

通過修改模型橋的垂直和水平剛度,他們發現向支撐基礎設施的力傳遞發生了重大變化。

“橋梁下的高壓在橋梁的穩定性中發揮了重要作用,并測試了不同的緩解措施,從封閉梁與混凝土甲板上的通風之間的間隙,”Lomonaco說。 “這些實驗為設計指南和計算模型的開發和驗證創建了一個綜合數據庫。這次以及即將到來的橋梁和海嘯相互作用研究的結果可以直接應用于橋梁的設計和改造。例如,通風的影響。壓力的發展。“

Nevada-Reno的Ian Barker和研究生Dennis Istratati領導了這項研究,得到了聯邦公路管理局和俄勒岡州交通局的支持。

“Ian Buckle是橋梁設計和大規模實驗的專家,”Yim說。 “海嘯影響負荷更像是我和佩德羅之間的一個區域。這項工作結合了UNR和OSU的專業知識。“

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