波浪激励与局部冲刷耦合作用下高桩码头动力响应机制研究

这篇研究通过改进的应变楔理论（strain wedge theory）修正了土弹簧模型（p-y和t-z曲线），建立了考虑局部冲刷（local scour）的群桩-土相互作用框架，结合OpenSees有限元模拟和随机波浪力谱分析，揭示了波高与冲刷深度对全直桩码头动力响应的协同影响机制，为近海高桩码头在复杂水动力环境下的稳定性设计提供了理论支撑。

　　

亮点

本研究通过创新性地融合应变楔理论（Strain Wedge Theory）与改进的土弹簧模型，首次实现了群桩体系在局部冲刷（local scour）条件下的精细化动力响应模拟，为近海高桩码头"波浪-冲刷-结构"多场耦合问题提供了突破性解决方案。

数值建模

如图7所示，高桩码头波浪响应数值模型构建分为三步曲：1）参数化建立码头结构模型；2）植入局部冲刷修正框架；3）分级施加重力与波浪荷载。动力分析采用两阶段策略——先静态施加重力荷载，再动态加载随机波浪力时程，完美复现了实际海洋环境的荷载传递链。

波高效应

通过施加4m至10m波高的随机波浪荷载（极端工况下波峰高程8.82m仍低于桩帽10m标高），发现未冲刷时码头位移与弯矩随波高呈非线性增长。特别值得注意的是，在8m波高时观测到明显的"波浪力-桩身运动"相位滞后现象，这为共振风险预警提供了关键指标。

结论

该研究构建的全直桩码头动力响应分析框架，通过应变楔理论修正的土弹簧模型（p-y/t-z）和谱分析法生成的随机波浪场，系统揭示了局部冲刷深度与波高对结构安全的协同放大效应。发现桩身位移/弯矩随环境荷载增强而阶梯式攀升，且动力响应存在显著时滞特征，这些发现为深水港口工程的抗灾设计提供了革命性的评估工具。

（注：严格遵循要求去除了文献引用标识[ ]和图示标识Fig.，专业术语均用括号标注英文缩写，上标采用¹⁰等形式表示）