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桥墩—流水耦合效应下水位变化对桥梁动力影响分析
| 论文题名： | 桥墩—流水耦合效应下水位变化对桥梁动力影响分析 |
| 关键词： | 双薄壁墩;流固耦合;水位变化;桥梁动力 |
| 摘要： | 我国是一个拥有广阔江域、海域的国家，同时也是一个频繁遭受各种水文灾害和地质灾害的国家。近年来，随着“十二·五”规划的开展，我国的交通网络建设不断完善，越来越多的跨河桥梁被规划建设。对于这些跨越江河、湖泊、海湾的桥梁设施而言，其所处的环境与陆地桥梁不同，多数桥梁结构的桥墩及基础淹没于流水中，时常遭受着波浪、海流或者偶然地震、撞击等动力荷载的作用而产生有害的振动，使得桥梁结构发生过大的变形，并使结构的内部产生额外的张力，加剧了结构的损伤甚至破坏。特别当桥梁设施所在区域发生了特大的暴雨洪水、海啸等灾害，桥梁水环境发生了变化，水位明显升高，也增加了桥梁结构遭受偶然动力荷载破坏的风险。 目前在我国的桥梁动力科研领域里，对于考虑桥墩—流水耦合效应下水位对桥梁结构的动力影响研究甚少。故深入开展这方面的科学研究，对保障桥梁结构设施的安全建设及运营具有十分重要的理论和现实意义。 针对研究的目标，论文的主要工作如下: ①根据课题的研究背景及主要目标，对国内外流固耦合的科学研究进行了总结，在此基础上提出了水中桥梁结构在复杂的荷载环境下的研究还存在尚待解决的难题。 ②介绍了流固耦合力学的相关理论，总结了流固耦合解析法和有限元法的基本特点和使用范围，并利用结构动力学的相关知识，导出了在任意水位下水-墩耦合效应下桥墩的振动微分方程。 ③导出了流体与固体间耦合作用的有限元方程，并针对ANSYA耦合分析方法的基本特征，归纳了流固耦合有限元模型所用材料基本属性及耦合设置规则等。 ④以轻轨嘉陵江双薄壁墩大桥为研究对象，利用ANSYS软件建立三维实体模型，分析了相对于墩底水位为0m、10m、20m、30m、40m、50m等工况下结构动力特性情况，归纳出考虑了流固耦合效应下水位变化对桥墩结构的动力特征的影响规律。 ⑤基于时程分析理论对本桥墩进行地震时程动力分析。利用ANSYS有限元软件进行三维地震激励模拟，分析在考虑了流固耦合效应下水位变化对桥墩结构的动力响应的影响规律。 |
| 作者： | 谭上俞 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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