Page 24 - 《振动工程学报》2026年第2期
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340 振 动 工 程 学 报 第 39 卷
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中国是海洋大国 ，为推进海洋经济的高质量发 验与实际状况存在一定差异，引入数值模拟有助于
展，中国陆续建设多座跨海大桥以满足海上交通需 全面分析多参数影响的复杂工况下浮式桥梁结构的
求，如杭州湾跨海大桥、港珠澳大桥和平潭海峡大 动力特性，有效降低研究成本。FENERCI 等 [14] 采用
桥等。随着“一带一路”倡议的不断深化，中国跨海 频域方法研究了相邻浮箱间的水动力耦合作用对浮
桥梁建设逐步走向海外，近年来建成了如克罗地亚 桥动力响应的影响规律。VIUFF 等 [4] 采用 OrcaFlex
佩列沙茨跨海大桥、孟加拉国帕德玛大桥和坦桑尼 和 Simo-Riflex 软件分析了波浪荷载作用下端锚式浮
亚坦桑蓝跨海大桥，为当地经济发展提供了有利的 桥的水弹性响应。JIN 等 [15] 采用时域分析方法研究
交通条件。 了风和波浪激励下曲线浮桥的动态响应。XIANG 等 [16]
跨海桥梁具有跨度大、环境复杂、技术要求高 提出了动态有限元与状态空间模型结合的时域分析
和投资总量大等特点。在深海水域和软海床条件 方法，研究了多跨浮桥在不同波浪条件下的动力响
下，传统嵌固式桥梁施工难度大、建造成本高。相 应。CUI 等 [17] 分析了非均匀波浪荷载对超长浮桥动
较而言，浮式桥梁采用漂浮基础，在深水环境中利 力响应的影响规律。SHA 等 [18] 研究了复合环境荷
用 浮 力 来 平 衡 结 构 自 重 和 车 辆 荷 载， 可 以 有 效 降 载对超长浮桥结构响应的影响效果，结果表明，风荷
低建设成本，对海洋环境的影响更小 。浮式桥梁分 载对横向位移起主导作用，波浪荷载主要影响截面
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为连续浮箱式和离散浮箱式两种结构体系：前者是 弯矩。近年来，学者们 [19-20] 还探讨了几何外形、系泊
浮箱首尾相连形成整体的浮式结构，如美国华盛顿 装置和边界条件等关键因素对浮桥设计优化的影
湖 1、2、3 号桥和胡德运河大桥；后者通过多个离散 响。WAN 等 [21] 提出了一种曲线型浮桥设计方案，通
布 置 的 浮 箱 承 台 来 支 承 桥 梁， 上 部 结 构 可 采 用 桁 过数值模拟分析其水动力响应，并研究了不同曲率
架、箱型梁或拱等形式，用于承受车辆荷载，并将离 和边界条件对浮桥结构响应的影响规律。LI 等 [22]
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散分布的浮箱连结为整体 ，如挪威 Bergsøysund 桥、 比较了非均匀波浪条件下系泊直线型浮桥和端锚曲
Nordhordland 桥和日本 Yumemai 桥。 线型浮桥的水弹性响应差异。
国内外学者研究了浮式桥梁的动力响应，主要 目前针对浮式结构响应的数值研究往往采用基
包括试验研究和数值仿真两类方法。试验研究通过 于势流理论的计算软件或自编程序，且更多侧重于
实 测 数 据 直 观 地 分 析 波 浪 与 结 构 间 相 互 作 用 。 水动力荷载的计算，学者在分析中常常将计算所得
STATENS 在挪威 MARINTEK 水池进行离散浮箱式 荷载施加在结构表面来实现拟静力分析。然而，相
浮桥的缩尺模型试验，观测了波浪作用下浮桥结构 较于整体大型浮式结构，离散浮箱式浮桥结构体系
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的动力响应 。FUMOTO 等 [5] 通过模型试验分析了 更趋多样化，动力特性也有所差异，上部结构对不同
单风、单浪和风浪联合作用下离散浮箱式浮桥截断 浮箱的运动具有一定约束作用，其变形也会进一步
的运动响应。FU 等 [6] 开展了带状浮桥的 1︰10 缩尺 影响水动力荷载。现有分析方法存在一定局限性，
模 型 试 验， 研 究 了 移 动 荷 载 对 浮 桥 响 应 的 影 响 规 对结构计算的关注度较低，双向流固耦合的考虑尚
律。RODRIGUES 等 [7] 通过浮桥截断模型的水池试 不充分，水动力分析和结构分析之间的信息传递不
验，分析其在不同水动力荷载工况下的位移响应和 足，且难以考虑结构的非线性。因此，为了更加准确
应力分布。XIANG 等 [8-10] 采用模型试验研究了单浮 地分析浮桥结构的动力响应，有必要同步进行水动
箱在不同系泊条件下的水动力特性，并将其应用于 力荷载计算和结构分析，实现信息的实时交互，以更
三跨连续浮桥模型中，分析了该结构在波流作用下 加准确地分析浮式桥梁结构。
的动力特性。VIUFF 等 [11] 通过缩尺模型的水池试验 本文基于计算流体力学 (computational fluid dyna-
研 究 了 超 长 浮 桥 在 波 流 共 同 作 用 下 的 全 局 响 应 。 mics，CFD) 软件 Star-CCM+和有限元分析 (finite element
YAN 等 [12] 基于挪威 E39 项目的浮桥概念设计方案， analysis，FEA) 软件 ABAQUS 联合仿真平台，采用 CFD-
采用 1︰100 的缩尺模型试验探究了波浪和地震作用 FEA 双向耦合分析方法系统研究了波浪荷载作用下
对浮桥动力响应的影响规律。HUANG 等 [13] 通过模 离散浮箱式浮桥的动力响应。首先，对试验浮桥模
型试验研究了浮动平台的防护作用对浮桥运动响应 型进行数值分析，通过对比试验数据验证了耦合分
的抑制效果。浮桥试验研究从单一波浪荷载不断升 析方法的可靠性。其次，分别计算精细化模型和基
级至多种荷载组合作用，测量设备从接触式传感器 于广义梁截面简化模型的模态振型和动力响应，评
发展为视觉摄像仪器，研究参数除运动响应外，逐步 估了浮桥上部结构简化分析的可行性。最后，分析
涵盖结构部件的内力和应力响应。 某桁架浮桥在不同周期波浪荷载作用下的动力响
因几何尺度和实验场地限制，浮桥缩尺模型试 应，研究了锚泊系统、几何外形等因素的影响规律。
