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基于流固耦合的深水库区刚构桥地震响应研究
| 论文题名： | 基于流固耦合的深水库区刚构桥地震响应研究 |
| 关键词： | 刚构桥;地震响应;岸坡地形;动水压力;深水库区 |
| 摘要： | 新时代下，桥梁工程建设已成为经济发展的关键。随着桥梁工程向着跨度更大、涉水更深的方向发展，桥梁结构的抗震性能成为该领域值得研究的一个重要课题，尤其对于入水较深的桥梁除了考虑地震作用以外，地震—水动力耦合作用对其影响也很大。因此，本文以云南省小江刚构桥为依托工程，开展了单墩模型振动台试验和数值仿真，并在此基础上建立小江刚构桥的全桥有限元模型，研究了不同水深和不同岸坡地形两种参数下的桥墩模型的地震响应，归纳总结了岸坡地形和动水压力对刚构桥桥墩动力响应的影响规律，为地震作用下的墩—水耦合效应在现实工程的应用提供指导。下面为本文的主要研究内容： （1）通过采用相似比理论，制作1：50的小江刚构桥桥墩缩尺模型，开展了不同水深（0、0.3m、0.9m和1.5m）和不同岸坡地形（反射波的有无）的桥墩模型振动台试验。结果表明：周围水域对结构动力响应有一定影响，相较于无水工况，桥墩在1.5m水域深度时墩顶的纵横两个桥向位移分别上升8.93%和3.13%；墩底的纵横桥向应力分别上升35.39%和7.7%。考虑岸坡地形产生的反射波影响时，桥墩在1.5m水域深度时墩顶纵横两个桥向的位移分别上升5.83%和11.45%；墩底的纵横桥向的应力分别上升1.01%和2.13%。 （2）利用ADINA建立桥墩—水模型进行数值仿真，并与试验结果进行对比分析得到了与试验相同的结论，且在无水状态下，试验与模拟得到的墩顶纵桥向位移的误差为4.98%，墩底纵桥向应力的误差仅2.93%，进一步说明了使用数值模拟方法来研究墩—水作用下的地震响应具有一定的可靠性。 （3）通过数值模拟的方法，对全桥进行地震响应分析得到：水体作用会减少全桥的自振频率，且75m满库水位下高阶频率降幅更显著。相比无水状态下，在75m水域下横桥向墩顶位移、墩底剪力和弯矩分别上升了43.3%、55.7%和39.2%，纵桥向墩顶位移、墩底剪力和弯矩分别上升29.7%、33.1%和24.9%。考虑反射波作用时三种响应的增幅继续增大，且在75m水深下，分别增加了10.99%、13.83%和27.03%。 |
| 作者： | 王焕东 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 耿波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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