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原文传递波浪力作用下的桥梁抗震研究

论文题名：	波浪力作用下的桥梁抗震研究
关键词：	大跨桥梁;波浪力作用;动水压力;抗震性能;流固耦合;Morison方程
摘要：	随着经济的发展与技术的进步，桥梁的跨越能力逐渐增强，大跨桥梁如雨后春笋般涌现在全国各地。这些跨越宽阔水域的大跨桥梁所处在的水域水深也往往较深。深水大跨桥梁所处水域水面宽广，风浪较大，波浪荷载是重要的荷载之一。地震特别是强震给深水大跨桥梁的安全带来了极大的威胁。而且在地震时，大地运动造成水体底部或者岸边的运动还会引起强烈的水体运动，蕴含了巨大的能量，此时桥梁结构承受着波浪与地震的共同作用，而现有的抗震设计往往忽略水体作用单独考虑结构在无水状态的抗震性能，或者只考虑地震引起的结构与水体的耦合振动而忽略在波浪力的影响，所以有必要研究桥梁结构在波浪力作用下的抗震性能。　　本文从整体上研究了桥梁结构在波浪力作用下的地震反应。其主体包含:研究背景与现状，水体与结构共同作用体系理论，地震动水压力常用计算方法、三维数值波浪水槽模拟，波浪力作用下桥梁结构的地震反应等。具体研究内容如下: 　　①简要介绍了我国公路规范与铁路规范中对地震动水压力的相关规定及计算公式;推导了莫里森方程，并将其线性化。莫里森方程是目前工程实践中广泛使用的经验公式。逐渐也被应用在动水压力的计算分析中，是一个非常常见的计算方法。全面的介绍了辐射波浪理论，包括其流体控制方程、边界条件以及求解动水压力的过程。　　②介绍了线性波浪理论及二阶Stokes波浪理论的基本公式，不同的波浪理论在使用边界造波法造波时边界上的波浪参数有不同的输入值;介绍边界造波法的原理、波浪运动的控制方程及自由表面追踪的VOF方法，为三维波浪数值模拟提供理论依据;建立三维数值波浪水槽，利用边界造波法，依据不同的波浪理论给定入口边界速度及波高等波浪参数，通过CFD软件得到了三维的数值波浪。　　③利用三维数值波浪水槽，对一个基于实际工程的连续刚构桥数值模型施加波浪力，进而考察在波浪力作用下桥梁结构的动力响应。波浪力的存在改变了结构的自振频率，各阶自振频率均有不同程度的减小。这说明波浪力会改变结构的动力特性。波浪力的存在改变了结构的动力反应，不同程度的增大了结构的动力反应，其改变较大不可忽略。说明在分析桥梁结构的地震反应时应当考虑到波浪力的影响。同时计入波浪与地震的影响时，因为两者在单独作用时的动力反应峰值并非在同一时间，所以在同时计入两者影响时结构的动力反应峰值并非是两者单独作用时动力反应之和。
作者：	李鹏飞
专业：	建筑与土木工程
导师：	肖盛燮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文