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原文传递深水斜拉桥地震响应对比分析

论文题名：	深水斜拉桥地震响应对比分析
关键词：	动水压力;地震响应;流固耦合;斜拉桥;动力特性;水体振动
摘要：	如今伴随着我国高速发展的经济，我国的交通运输行业也在蓬勃发展，桥梁作为交通运输链中不可或缺的一部分也在快速的发展。在受到地震环境的影响下，位于深水中的桥墩会在地震的激励下随之振动，进而带动围绕在墩身附近的水体振动，而水体的振动又会对桥墩的动力特性造成一定的影响，也就是桥墩与水体之间的耦合振动。目前已有的文献以及相关资料当中，研究地震作用下的动水压力的方法不多，对大型深水桥梁的研究也较少，只有部分文献对位于深水环境中的桥墩在受到地震激励时的动力响应做过研究。因此本文以深水环境下的桥墩，以及桥墩入水深度较大的大型斜拉桥为研究对象对其地震响应做了如下研究: 　　讨论流体声单元法、附加质量比法、Morison方程附加质量三种方法在桥墩受地震激励下动水压力的计算效率，并对比了不同方法下不同截面尺寸的正方形截面以及圆形截面桥墩的一阶频率及一阶频率降低率，同时分析了墩顶位置处的位移以及墩柱结构底部的反力及弯矩受动水压力作用时的影响。对比发现，随着截面尺寸的增大桥墩自振频率逐渐增大，一阶频率降低率逐渐减小，且减小幅度也在逐渐缩小;在动水压力存在的条件下，墩顶位移及墩底反力、弯矩均受其影响有所增大，增大幅度随着桥墩截面尺寸的增大而逐渐减小，墩柱结构底部反力所受动水压力作用时发生的改变较其弯矩而言较大。Morison方程计算出的结果较为保守，随着截面尺寸的增大，附加质量比法与流体声单元则较为实用。　　以此为开端，本文以奉节长江大桥作为工程实例，采用上述三种方法，使用大型通用有限元软件ANSYS建立了斜拉桥的梁单元模型和实体单元模型，以沿纵桥向的地震波对桥梁结构在深水以及无水条件下进行时程分析。通过计算发现，深水条件下水对大型桥梁的固有频率影响不大。水体对地震作用下的桥梁动力响应影响较大，塔顶以及主梁两端的纵向位移均有增大，塔底的剪力以及弯矩也有大幅的增大，并且剪力的增幅大于弯矩，同时墩身的剪力及弯矩随墩高的变化而变化，相较无水条件下的极值也有所增大。三种方法相较而言，附加质量比法计算出的动力响应结果最小与流体声单元法较为接近，Morison最大偏于安全，流体声单元法所得结果适中。
作者：	何岸
专业：	力学
导师：	潘亦苏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文