小直径桩柱与大直径墩柱波浪荷载研究综述与挑战

柱状结构上波浪荷载的研究是海岸和近海工程领域的重要课题，尤其是在码头、海洋平台和桥梁墩柱等结构的设计与安全评估中。文章由丁军、冯卫兵等人撰写，他们在文中系统地回顾了国内外关于小直径桩柱（D/L≤0.2）和大直径墩柱（D/L>0.2）在波浪荷载下的研究成果。小直径桩柱通常采用Morison方程进行计算，这是一种半经验半理论的公式，需要通过实验来确定参数，尽管如此，它仍是目前主要的计算工具。对于大直径墩柱，由于结构尺寸较大，不能忽视绕射效应，计算方法更为复杂，需要考虑结构对波浪的响应。 Morison方程是核心部分，它给出了垂直于波浪方向的柱体上水平力的表达式，涉及多个系数和变量，如柱体直径D、截面积A、速度变化量、水密度以及波浪加速度等。该方程反映了波浪作用下柱体受力的复杂性，是理解波浪荷载的关键。 文章还指出，尽管有这些研究成果，柱状结构上的波浪荷载仍存在待解决的问题，如参数的精确确定、考虑非线性效应、不同波型和频率下的荷载响应等。作者呼吁，未来的研究应朝着更精确的理论模型发展，以提高结构设计的准确性和可靠性，从而确保工程的安全性和经济性。 这篇论文不仅梳理了现有研究，还为小直径桩柱和大直径墩柱的波浪荷载计算提供了框架，并对未来的研究方向提出了指导，对于提升海洋工程结构的抗波性能具有重要意义。