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考虑墩—水耦合作用的桥梁地震反应分析
| 论文题名： | 考虑墩—水耦合作用的桥梁地震反应分析 |
| 关键词： | 桥梁工程;墩台结构;地震反应;结构动力学 |
| 摘要： | 世界范围内有许多在建和拟建的深水桥梁,给桥梁工程界带来了巨大的机遇和挑战。深水桥梁地震作用下,桥墩的运动会引起周围水体的运动,而水体运动会在桥墩上产生动水压力,改变桥墩的运动,进而改变桥梁的结构动力特性并影响桥梁结构的动力响应水平。本文在国内外关于水与结构相互作用的计算理论、水中结构地震响应的分析方法及相关的研究成果的基础上,讨论考虑墩-水耦合作用下的桥墩以及桥梁地震响应特性。 本研究主要内容包括：⑴在大型通用软件ANSYS中用流体声单元模拟水体,计算分析桥墩模态。考虑墩—水耦合后,桥墩各阶弯曲自振频率降低,降低幅度随着淹没深度的增加而增大。水体对桥墩模态的影响还与截面形状有关,圆形截面桥墩一阶弯曲频率的降低幅值较正方形截面桥墩要小,正方形截面桥墩的扭转自振频率的降低幅值随着淹没深度的增加而增大,圆形截面桥墩的扭转自振频率则几乎不受水体影响。⑵用流体声单元模拟水体,计算分析桥墩地震响应。考虑墩—水耦合后,桥墩的墩顶位移和墩底内力响应均有显著增大,增大幅度与输入的地震动特性和桥墩截面形状有关。⑶探讨了使用Morison方程法考虑墩-水耦合效应的有效性。Morison方程法与流体声单元法的弯曲模态计算结果吻合较好,单向地震动激励下Morison方程法与流体声单元法的计算比较接近,且相对保守。⑷使用Morison方程法计算分析某连续刚构桥在桥墩淹没深度为30米情况下的模态和地震响应。考虑墩—水耦合后,桥梁各阶自振频率均有所降低。不管是纵向还是横向地震作用下,墩—水耦合作用并未改变桥梁在地震激励下的位移和内力分布形式,但墩—水耦合作用使主梁和中墩位移和内力反应增大,纵桥向地震激励下的增大幅值远大于横桥向地震激励下的增大幅值。 |
| 作者： | 叶建 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 孟庆利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国地震局工程力学研究所 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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