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簡介：PROCEEDINGSOF2008NSFENGINEERINGRESEARCHANDINNOVATIONCONFERENCE,KNOXVILLE,TENNESSEEGRANT0530759EXPERIMENTALSIMULATIONOFTSUNAMIHAZARDSTOBUILDINGSANDBRIDGESHRRIGGS,IANNROBERTSON,KWOKFAICHEUNG,GENOPAWLAKUNIVERSITYOFHAWAIIATMANOAYINLUYOUNGANDSOLOMONCSYIMPRINCETONUNIVERSITYOREGONSTATEUNIVERSITYABSTRACTTHISPROJECTINVESTIGATESTSUNAMIHAZARDSFACEDBYCOASTALINFRASTRUCTURETHROUGHEXPERIMENTALANDNUMERICALSIMULATIONPRIMARYFOCUSOFTHEINVESTIGATIONISONSCOURANDFLUIDLOADSFROMRUNUP,INUNDATION,ANDDRAWDOWNWHENTSUNAMIBORESHITSTRUCTURESTHEFOCUSOFTHEEXPERIMENTSISTOOBTAINQUALITYDATATHATCANBEUSEDTOVALIDATENUMERICALMODELSANDCODESTHEOBJECTIVEOFTHISPAPERISTODOCUMENTTHECOMPLETEEXPERIMENTALSETUPSASWELLASTHESEQUENCEOFEXPERIMENTSANDTOPROVIDESOMEPRELIMINARYDATATHEPAPERWILLPROVIDEAREFERENCEOFTHEEXPERIMENTALDESIGNTHATSUBSEQUENTPUBLICATIONSCANCITE1INTRODUCTIONCOASTALINFRASTRUCTURESUCHASBUILDINGS,BRIDGES,HIGHWAYS,ANDHARBORFACILITIESNEARSHORELINESTHATARESUSCEPTIBLETOTSUNAMIINUNDATIONAREATRISKOFSIGNIFICANTDAMAGEIFTHESTRUCTURESARENOTADEQUATELYDESIGNEDFORSUCHLOADSTHE2004GREATINDIANOCEANTSUNAMIDEMONSTRATEDTHIS,ANDTHEDEVASTATIONHASBEENWELLDOCUMENTEDREF13SHOWCLEAREXAMPLESOFDAMAGEASARESULTOFBOTHSCOURANDFLUIDLOADINGFROMTHATTSUNAMITHESTRUCTURALDAMAGEISVERYSIMILARTOWHATCANHAPPENFROMHURRICANESTORMSURGEANDWAVESSUCHDAMAGEFROMHURRICANEKATRINAISSHOWNINFIGURE1–FIGURE3FIGURE1US90BRIDGEFROMBAYSTLOUISTOPASSCHRISTIANSHOWINGDISLOCATIONDUETOBUOYANCYANDHYDRODYNAMICLOADS4FIGURE2DOUBLETEENEGATIVEBENDINGFAILUREINPARKINGSTRUCTUREATGRANDCASINO,BILOXI–BOTTOMPICTUREISINSETFROMTOPPICTURE5ALTHOUGHTHEREARESOMECLEARDIFFERENCESBETWEENTHEDAMAGEMECHANISMSOFTSUNAMIANDHURRICANESURGE/WAVES,THEREAREALSOSIMILARITIESANDTHERESULTINGDAMAGEISSTRIKINGLYSIMILARTHETSUNAMITHREATHASBEENRECEIVINGINCREASEDATTENTIONARECENTSPECIALISSUEOFTHEASCEJOURNALOFWATERWAY,PORT,COASTALANDOCEANENGINEERINGFOCUSEDONTSUNAMIENGINEERING,WHICHWASDEFINEDAS‘THOSEACTIVITIESTHATARESIGNIFICANTFORTHEENGINEERINGGOALOFDESIGNINGANDPROTECTINGTHEBUILTENVIRONMENTANDTHEPEOPLETHATDWELLTHEREIN,WITHREGARDTOPOTENTIALTSUNAMIHAZARDS’6UNFORTUNATELY,DESIGNERSNSFGRANT0530759NSFPROGRAMNAMENEESRESEARCHPROCEEDINGSOF2008NSFENGINEERINGRESEARCHANDINNOVATIONCONFERENCE,KNOXVILLE,TENNESSEEGRANT0530759THEWAVEMAKERISAPISTONTYPE,ELECTRICMOTORITCONSISTSOF29BOARDS,EACH20MHIGHREGULAR,IRREGULAR,ANDTSUNAMISOLITARYWAVESCANBEGENERATED,BOTHSINGLEANDMULTIDIRECTIONALTHEWAVEPERIODSRANGEFROM05STO10STHEPISTONSHAVEAMAXIMUMSTROKEOF21MANDAMAXIMUMVELOCITYOF20M/SINFORMATIONONTHEFACILITYCANBEFOUNDONTHEWEB13UNFORTUNATELY,THETWBDOESNOTHAVEARECONFIGURABLEBEACH,ANDBEACHCONFIGURATIONSFORSPECIFICPROJECTSMUSTBECUSTOMMADEFOROUREXPERIMENTS,WEREQUIREDANUMBEROFBEACHSLOPESANDFRINGINGREEFCONFIGURATIONSITWOULDHAVEBEENTOOEXPENSIVE,ANDTAKENTOOLONG,TORECONFIGUREBEACHESTHATSPANNEDTHEENTIRE265MWIDTHOFTHEBASININADDITION,TOOBTAINTHEDATAREQUIRED,WEWEREMOSTLYINTERESTEDINTWODIMENSIONALFLOWASARESULT,WECONSTRUCTEDTWOCONCRETEWALLSALONGTHELENGTHOFTHEBASINTOCREATETHREECHANNELS,TWOOFWHICHARE216MWIDEANDAREUSEDINOUREXPERIMENTSFIGURE5THEOUTERWALLHASTHREE11MX07MPLEXIGLASVIEWPORTSDOWNSTREAMTOOBTAINAVERTICALPLANEVIEWANDVIDEOCAPTUREOFTHEFLUIDFLOWANDSEDIMENTTRANSPORTTHEREMAINDEROFTHEBASIN,APPROXIMATELY218MWIDE,ISUSEDBYOSUFORUNRELATEDTSUNAMIEXPERIMENTSANDFORAPAYLOADPROJECTALLTHREECHANNELSEXPERIENCEDTHESAMEWAVEFIELDS,WHICHWERECONTROLLEDBYOURTESTSFIGURE4TSUNAMIWAVEBASINTWB13OUREXPERIMENTSREQUIREDFIVESETSOFBASICBEACHCONFIGURATIONSTWOWITHACONSTANTSLOPEFROMTHEBOTTOMOFTHEBASINATSLOPESOF110AND115,ANDTHREEWITHBEACHSLOPESOF15,110,AND115ANDAFRINGINGREEFINTHECASESOFAFRINGINGREEF,THEBEACHSLOPETERMINATEDATANELEVATIONOF1MABOVETHEBASINBOTTOMANDWASHORIZONTALTHEREAFTERTHEBASICCONFIGURATIONISSHOWNINFIGURE6FORTHE110BEACHSLOPEWITHREEFFORTHERUNUP/INUNDATIONSTUDIESANDTHESTRUCTURALLOADINGSTUDIES,THEBEACHWASCONCRETEEXCEPTFORTHE115SLOPE,THEUPPERPORTIONOFWHICHWASASTEELPLATEFORTHESCOURSTUDIES,THESLOPEWASCREATEDBYSANDWATERDEPTHSOF10,105,110,AND115MWEREUSEDWAVEHEIGHTSFROM01TO06MININCREMENTSOF01MWEREUSEDWHILETHEFOCUSWASONSOLITARYWAVES,TOMODELATSUNAMI,SOMECNOIDALANDSTORMWAVESWEREALSORUNTOOBTAINABROADERRANGEOFDATAFIGURE5CHANNELSINSTALLEDINTWBINTHEFOLLOWINGSECTIONS,THEEXPERIMENTALSETUPSANDRESULTSFROMEACHOFTHETHREETHRUSTSAREDISCUSSEDINMOREDETAIL3WAVEENERGYDISSIPATIONTHECOASTLINESAROUNDHAWAIIANDOTHERTROPICALLOCATIONSAREFRONTEDBYFRINGINGREEFS,WHICHTYPICALLYCONSISTOFASTEEPREEFFACEANDASHALLOWREEFTOPWITHHIGHLYIRREGULARSURFACETHESELARGECOASTALFEATURESBETWEENLANDANDOCEANMAYHAVESIGNIFICANTIMPLICATIONFORTSUNAMIHAZARDSASSESSMENTANDMITIGATIONAPARTFROMANECDOTALREPORTSOFTSUNAMIDAMAGEORLACKOFDAMAGETOCOASTLINESWITHREEFSTRUCTURES,ASYSTEMATICSTUDYOFTHEPROTECTIONPROVIDEDBYFRINGINGREEFSTOCOASTALINFRASTRUCTUREISNOTIMMEDIATELYEVIDENTFIVESERIESOFEXPERIMENTSWERESPECIFICALLYDESIGNEDTOINVESTIGATETSUNAMITRANSFORMATIONANDENERGYDISSIPATIONOVERFRINGINGREEFSTHETWOCONSTANTSLOPEEXPERIMENTSAREPRIMARILYUSEDTOTESTTHEEFFECTSOFBEDFORMROUGHNESSONTSUNAMIBOREFORMATIONANDENERGYDISSIPATIONTHETHREEREEFCONFIGURATIONSWEREDESIGNEDTOCOVERNATURALFRINGINGREEFPROFILESGATHEREDFROMOAHU,HAWAIIANDGUAM,MARIANAISLANDSFORSOMEOFTHETESTS,AREEFCRESTISADDEDATTHEREEFEDGETOCREATEASHALLOWLAGOONBEHINDFIGURE6SHOWS,FOREXAMPLE,THEEXPERIMENTALSETUPFORTHE110REEFCONFIGURATIONARESISTANCEWAVEGAUGENEARTHEWAVEMAKERRECORDSTHEINCIDENTWAVEPROFILE,WHILEGAUGESPLACEDAT1MINTERVALSOVERTHEREEFFACERECORDTHEPROFILETRANSFORMATIONTHEFORMATIONOFTHEBORESATTHEREEFEDGEANDTHECORRESPONDINGVELOCITYPROFILEARECAPTUREDBYFOURADVSMOUNTEDFROMABRIDGEACROSSTHEFLUMEASERIESOFPRESSURE

簡介：中文中文5000字，字，3200單詞，單詞，17萬英文字符萬英文字符出處出處RIGGSHR,ROBERTSONIN,CHEUNGKF,ETALEXPERIMENTALSIMULATIONOFTSUNAMIHAZARDSTOBUILDINGSANDBRIDGESC//NSFCMMIENGINEERINGRESEARCHANDINNOVATIONCONFERENCENSFCMMIENGINEERINGRESEARCHANDINNOVATIONCONFERENCE2008美國國家基金會撥款0530759NSF項目名稱地震工程茉莉網絡試驗關于海嘯對建筑物及橋梁的危害的模擬實驗HRRIGGS,IANNROBERTSON,KWOKFAICHEUNG,GENOPAWLAK馬洛阿夏威夷大學YINLUYOUNGANDSOLOMONCSYIM普林斯頓大學奧勒岡州立大學摘要這個項目通過試驗及數字模擬來調查海岸基礎結構設施在面對海嘯時的危害。本次調研尤為聚焦在海嘯孔打擊結構時的水位上漲、漫灘及水位下降所帶來的沖刷及液體荷載的影響。本實驗的關鍵是獲取高質量的數據以證實數字模型和代碼的正確性。此論文的目標是用文件證明這個完整的實驗機構及其結果并提供一些重要的數據。本論文將提供一些相關的實驗設計裝置因而使后來的出版物能夠引用。1引入如果結構沒有足夠的設計來承受海嘯荷載的話，海岸基礎設施的機構，如建筑物、橋梁、高速公路和靠近海岸線并易受海嘯漫灘的海港都有存在承受巨大損失的隱患。2004年的印度洋大海嘯就能證明上述觀點。那次的毀壞很好的被文件證明。引文13清晰的展示了來自海嘯所造成的沖刷集流體所造成破壞的示例。海嘯所造成的結構破壞與颶風的大浪和波濤所造成的破壞非常相似，如數據13所展示的卡特里拉颶風。圖1美國90大橋從STLOUIS海灣到CHRISTIAN關口說明了浮力和流體荷載造成的轉位4圖2發(fā)生在GRANDCASINO停車建筑物，BILOXI底部圖片是上圖的一個說明。雖然海嘯大量和颶風波浪的破壞機理有一些明顯的不同，但是它們仍然有相似之處且其破壞結果驚人的相似。海嘯威脅得到持續(xù)的關注，ASCE關于水運、港口、海岸及海洋工程的海岸工程CFD模型的正確性，這個沉積物運輸和沖刷實驗被設計用于研究海嘯腐蝕和沉積物的過程，包括波浪形狀的影響，波浪與土壤的相互作用，波浪與土壤與結構的的相互作用，其目標是威力收集基準數據用于完善和證實海嘯沉積物運輸模型，并最大限度的完善設計工具來確定海嘯規(guī)模及沖刷位置。這個項目實驗設計和實驗模型將在次加以詳細描述，目標是描述一個完整的實驗項目用以給后來的相關發(fā)表文獻引用參考。隨著數據的分析，實驗將不斷的進行，然而，我們還是將一些初步的結果公布如此。這個試驗對三個作用力（水位上漲\漫灘、結構荷載、沉積物運輸和沖刷）的試驗設立將為別加以描述。但是我們首先把這幾個模塊的試驗設施和基本的設立步驟進行描述。2基本的試驗設立步驟；這次試驗主要是在俄勒岡州立大學的OHHINSDALE波浪實驗室進行，專業(yè)的器材為海嘯波浪池（TWB），這是NSF的NEES設備，這個方形水池（數據4）規(guī)格為488M265M21M，其最大水深為13M，能產生08M的水位超高值，這波浪生成器為活塞式，電力馬大型，它由29個20M高的板構成。常規(guī)，非常規(guī)的海嘯波（獨立的）能夠被產生，單個的或是多方位的也能產生。波的周期從05S到10S不等?；钊哂?1M的最大沖程和20M/S的最大速度，設備的相關信息在應用13的網站上能夠找到。不幸的是，這個TWB沒有可重構的海灘，專業(yè)項目的海灘配置必須按慣例來制造，對于我們此次的試驗，我們需要一系列的海灘斜坡和岸礁配置，這將花費巨大并且耗時較長。重構海灘將橫跨整個水池265M的寬度。此外為了獲取請偶們所需的數據，我們主要對二維流比較感興趣，因而，我們沿著池子縱向建造了兩道混凝土墻來制造了這個海峽，其中的兩個216M寬并且應用到我們的試驗中數據5，外墻在下游處有3個11M07M的樹脂玻璃視口用以獲取垂直的平面視野和對液體流動及沉積物運輸的捕捉。這個水池容器，大約218M寬，用于OSU對不相關海嘯試驗及有效荷載的研究，所有的3個模擬海峽都經歷了相同的波浪廠，這些是被我們的試驗所控制的。圖4海嘯波浪水池（TWB）13我們的試驗數據需要五組基本的海灘配置，其中兩組是從池底建立坡比為

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