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深水悬臂桥墩动力特性及地震响应研究
| 论文题名： | 深水悬臂桥墩动力特性及地震响应研究 |
| 关键词： | 深水悬臂桥墩;动力特性;地震响应;自振频率 |
| 摘要： | 快速的经济和社会发展需要一个便捷的交通运输网，跨越大面积水域的深水桥梁是其中重要组成部分；设计该类型桥梁时须考虑环境荷载的复杂性及相应的计算方法。深水中的桥梁在地震作用下一旦发生损伤或破坏，其加固或改造将是十分困难的，已有的研究表明桥墩周围水的存在会给结构的动力特性带来影响，且在地震作用下会对桥墩产生较大的动力荷载作用。因此如何合理地评定深水桥墩周围水对结构的影响是本课题主要的目标。 本文对无入射波情形下深水悬臂桥墩的动力特性和地震响应进行了分析，主要内容及结论包括： （1）基于不考虑表面波效应的势流理论和Morison方程对不同高度和水深的悬臂等截面圆柱桥墩进行系统的动力分析，比较了两种方法的差异。结果表明随着水深的增大桥墩-水体系自振频率减小，而满水状态下随着桥墩高度的增大，水体对结构自振频率的影响增大；Morison方程中的速度力项在计算地震动响应响应时可以保守地忽略。 （2）利用ADINA中的势流体单元对一已建成的深水高墩建模，桥梁上部结构对桥墩的影响以墩顶集中质量的形式体现，分别对不同水深条件下桥墩-水体系的动力特性和地震动响应进行了数值求解；同时为了检验Morison方程在深水桥墩动力分析中的有效性，将基于忽略速度力项的Morison方程的计算结果与基于势流体的结果进行了比较。研究表明水深对墩顶加速度的影响大于对墩顶位移的影响，底剪力受水深的影响比弯矩大，与基于势流体的结果相比忽略速度项的Morison方程的计算结果相对保守；考虑桥梁上部结构的影响，结构的响应会不同程度地减小。 （3）基于忽略速度项的Morison方程对深水桥墩进行罕遇地震作用下的非线性动力分析，认为弹塑性状态下由于考虑结构非线性（材料和几何非线性）的发展，水深对桥墩结构地震响应的影响与弹性状态下有较大差别。 |
| 作者： | 柏晓东 |
| 专业： | 防灾减灾工程与防护工程 |
| 导师： | 郭安薪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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