深水橋梁的地震響應研究.pdf

1、橋梁在朝著更大跨度發(fā)展的同時，出現(xiàn)越來越多的深水橋梁。目前為止，已建或在建的深水橋梁其橋墩入水深度最深已達168米。深水橋梁在地震作用下，橋墩自身的運動會引起周圍水體的輻射波浪運動，而波浪運動也反過來影響橋墩的運動，這樣橋梁結(jié)構(gòu)的水下部分便產(chǎn)生了動水壓力，而使橋梁的結(jié)構(gòu)動力特性發(fā)生改變并影響結(jié)構(gòu)的動力響應水平。從當前深水橋梁抗震研究的文獻來看，國內(nèi)外對深水橋梁的計算理論及地震響應特性的研究仍較少。 本文在查閱大量國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)

2、上，評述了當前關(guān)于水與結(jié)構(gòu)相互作用的計算理論、水中結(jié)構(gòu)地震響應的分析方法及相關(guān)的研究成果，并針對深水橋梁在地震作用下的響應特性開展了以下幾個方面詳細研究： 1．采用輻射波浪理論推導了圓形空心墩內(nèi)域水體附加動水壓力的計算解析式；采用相同理論，同時利用矩形截面的主軸與橋的縱軸和橫軸相重合的特點，推導了矩形空心墩內(nèi)、外水域的附加動水壓力的計算解析式；采用流固耦合有限元分析的位移—壓力格式（u—p）進行了有限元分析，對本文推導的附加動水

3、壓力的求解公式的計算精度進行了驗證。結(jié)果表明，本文的解析式具有較高的精確度。 2．將動水附加壓力表達為動水附加質(zhì)量和動水附加阻尼，在此基礎(chǔ)上建立了深水橋梁在地震激勵下的運動方程，并對其求解方法進行了研究。 3．對圓形空心墩和矩形空心墩的動水附加質(zhì)量沿墩高的分布規(guī)律進行了分析，研究了自由表面波、總淹沒水深、橋墩幾何尺度等因素對動水附加質(zhì)量的影響；提出了臨界水深的概念，并指出臨界水深以上部分的動水附加質(zhì)量成拋物線分布，臨界水

4、深以下的部分動水附加質(zhì)量的分布與水深無關(guān)（大小保持不變）；對于高頻振動的結(jié)構(gòu)自由表面波的影響可忽略；相同水深時幾何尺度越大動水附加質(zhì)量越大，橋墩形狀是影響動水附加質(zhì)量的重要因素； 4．將上述研究成果與實際工程相結(jié)合，對大跨度深水連續(xù)剛構(gòu)橋進行了地震響應時程分析，分析了深水連續(xù)剛構(gòu)橋在縱向、橫向地震作用下響應的特點。研究表明，墩—水耦合振動使主梁和橋墩的內(nèi)力響應、位移響應大幅增加，是深水連續(xù)剛構(gòu)橋地震響應分析中必須考慮的因素。對內(nèi)