橋梁墩柱受波浪激勵(lì)響應(yīng)的反演分析及防護(hù)對(duì)策研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的快速發(fā)展，區(qū)域性交通網(wǎng)絡(luò)的建立已經(jīng)迫在眉睫，必須加快跨江跨海大橋的建設(shè)和發(fā)展步伐。然而作為危及人類生命財(cái)產(chǎn)最為嚴(yán)峻的自然災(zāi)害之一——波浪荷載是跨江、跨海大橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的外荷載。因此開展波浪激勵(lì)下橋墩振動(dòng)問題及防護(hù)措施的研究有著非常重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義，也是橋梁學(xué)者與設(shè)計(jì)者所面臨的現(xiàn)實(shí)問題。
　　 本文的研究內(nèi)容涉及多門學(xué)科的交叉與滲透，涵蓋了海洋工程波浪力學(xué)、橋梁工程、橋涵水文及水力學(xué)、結(jié)

2、構(gòu)動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)力學(xué)、隨機(jī)振動(dòng)與譜分析概論、概率統(tǒng)計(jì)學(xué)、流體力學(xué)、數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)有限元分析、防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)、流固耦合動(dòng)力學(xué)等多學(xué)科。本文主要的研究內(nèi)容和研究成果如下:
　　 (1)基于線性疊加法建立了以波浪譜為基礎(chǔ)的單自由度波浪力時(shí)程曲線，由孤立墩柱懸臂梁的受力特征，建立了折算等代波浪力數(shù)值計(jì)算簡化公式。通過驗(yàn)證，該簡化公式計(jì)算的波浪力滿足精度要求，可用以求解墩柱的動(dòng)力響應(yīng)，為隨機(jī)波浪力研究提供了一種方便、簡捷的計(jì)算方法。

3、　　 (2)借鑒國內(nèi)外求解反應(yīng)譜內(nèi)插法的基本思路，并結(jié)合波浪力時(shí)程曲線的特點(diǎn)進(jìn)一步分析了波浪反應(yīng)譜的求解方法，建立了等時(shí)間間隔內(nèi)按三角函數(shù)變化的振動(dòng)反應(yīng)譜連鎖遞推公式，對(duì)實(shí)際和人工模擬的波浪時(shí)程曲線進(jìn)行波浪反應(yīng)譜精度分析，結(jié)果表明該法計(jì)算簡捷精確，為橋墩抗波浪設(shè)計(jì)提供了有效的計(jì)算分析方法。
　　 (3)首次將全量補(bǔ)償復(fù)合反演法運(yùn)用于橋梁墩柱在部分未知波浪輸入條件下的參數(shù)識(shí)別與未知波浪力的反演，進(jìn)而推導(dǎo)了不考慮墩柱波浪拖曳力時(shí)，

4、作用于各節(jié)點(diǎn)上的波浪力時(shí)程為完全時(shí)域相關(guān)，并結(jié)合概率“統(tǒng)計(jì)平均法”與“消去法”構(gòu)建了未知波浪輸入及頂點(diǎn)未知水平荷載作用下的改進(jìn)復(fù)合反演算法，開拓了橋梁損傷識(shí)別的新方法。
　　 (4)為真實(shí)反應(yīng)深水橋墩在各種環(huán)境荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)特點(diǎn)，在考慮附加質(zhì)量和流固耦合效應(yīng)下，運(yùn)用有限元軟件ANSYS的流固耦合模塊對(duì)深水橋墩進(jìn)行地震、流速及風(fēng)荷載影響下的波浪力響應(yīng)分析，并探討各環(huán)境荷載對(duì)深水橋墩的影響程度，使橋墩設(shè)計(jì)更加趨于安全經(jīng)濟(jì)合理。