考慮墩—水耦合作用的橋梁地震反應(yīng)分析.pdf

1、世界范圍內(nèi)有許多在建和擬建的深水橋梁,給橋梁工程界帶來(lái)了巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。深水橋梁地震作用下,橋墩的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起周圍水體的運(yùn)動(dòng),而水體運(yùn)動(dòng)會(huì)在橋墩上產(chǎn)生動(dòng)水壓力,改變橋墩的運(yùn)動(dòng),進(jìn)而改變橋梁的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性并影響橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)水平。本文在國(guó)內(nèi)外關(guān)于水與結(jié)構(gòu)相互作用的計(jì)算理論、水中結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的分析方法及相關(guān)的研究成果的基礎(chǔ)上,討論考慮墩-水耦合作用下的橋墩以及橋梁地震響應(yīng)特性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在大型通用軟件ANSYS中

2、用流體聲單元模擬水體,計(jì)算分析橋墩模態(tài)?？紤]墩—水耦合后,橋墩各階彎曲自振頻率降低,降低幅度隨著淹沒深度的增加而增大。水體對(duì)橋墩模態(tài)的影響還與截面形狀有關(guān),圓形截面橋墩一階彎曲頻率的降低幅值較正方形截面橋墩要小,正方形截面橋墩的扭轉(zhuǎn)自振頻率的降低幅值隨著淹沒深度的增加而增大,圓形截面橋墩的扭轉(zhuǎn)自振頻率則幾乎不受水體影響。⑵用流體聲單元模擬水體,計(jì)算分析橋墩地震響應(yīng)?？紤]墩—水耦合后,橋墩的墩頂位移和墩底內(nèi)力響應(yīng)均有顯著增大,增大幅度與輸

3、入的地震動(dòng)特性和橋墩截面形狀有關(guān)。⑶探討了使用Morison方程法考慮墩-水耦合效應(yīng)的有效性。Morison方程法與流體聲單元法的彎曲模態(tài)計(jì)算結(jié)果吻合較好,單向地震動(dòng)激勵(lì)下Morison方程法與流體聲單元法的計(jì)算比較接近,且相對(duì)保守。⑷使用Morison方程法計(jì)算分析某連續(xù)剛構(gòu)橋在橋墩淹沒深度為30米情況下的模態(tài)和地震響應(yīng)?？紤]墩—水耦合后,橋梁各階自振頻率均有所降低。不管是縱向還是橫向地震作用下,墩—水耦合作用并未改變橋梁在地震激勵(lì)下