深水对高桩承台桥墩地震反应的影响*

介绍了 Morison方程考虑动水压力的方法,并计算出了桥墩各部位的动水附加质量。分析了高桩承台桥墩在不同水深和不同地震作用下动水压力对其地震反应的影响,以某黄河大桥的一个高桩承台桥墩为工程实例,利用纤维模型对其进行非线性时程反应分析。结果表明水的存在对高桩承台桥墩动力特性和地震反应的影响较大,因此在进行桥梁抗震设计时动水压力的影响不可忽略。     

高墩深水大跨度连续刚构桥非一致地震响应分析

讨论了高墩深水大跨度连续刚构桥的地震响应分析。提出一种适用于计算深水桥墩的地震动水压力公式,在有限元模型中采用附加质量的方法计入该作用,并考虑非一致激励和桩土耦合对桥梁结构的作用,并对不考虑动水压力和考虑动水压力工况进行比较。分析表明,考虑动水压力时的地震反应内力和位移比不考虑动水压力时的地震反应内力和位移大。分析结果可以为连续刚构桥的抗震设计提供参考。     

地震与滑坡碎屑流引发堰塞湖涌浪动水压力研究

为了研究堰塞湖水体在地震以及同震滑坡碎屑流共同作用下产生的涌浪动水压力,设计了振动台造波模型试验,开展了地震作用下堰塞湖涌浪动水压力试验,获取单独地震作用下动水压力数据并同已有地震动水压力计算公式进行比较;开展了滑坡碎屑流作用下的堰塞湖涌浪动水压力试验,获取单独滑坡碎屑流作用下动水压力数据,进而建立了计算滑坡碎屑流作用下的堰塞湖涌浪动水压力的统计公式;开展了地震和滑坡碎屑流综合作用下的堰塞湖涌浪动水压力试验,最终建立了复合动水压力的计算公式. 研究结果表明:地震涌浪动水压力与水深和地震峰值加速度的关系可用Westergaard公式描述;滑坡碎屑流涌浪动水压力与初始水深负相关,与碎屑流入水速度和碎屑流体积正相关;复合动水压力小于单独地震动水压力和单独滑坡碎屑流动水压力二者之和,约为二者和的51%～95%.      

考虑流固耦合的深水桥梁地震响应分析

以深水桥梁为研究对象,采用Morison方程和辐射波浪理论考虑动水压力对深水桥墩进行地震响应分析,得出动水压力增大了桥墩结构的动力响应,并且采用辐射波浪理论计算的桥墩地震响应值大于采用Morison方程的计算结果。以空心桥墩为研究对象,采用FSI流固耦合对不同壁厚的空心桥墩进行地震响应分析,得出随着壁厚的增大,动水压力对桥墩地震响应的影响逐渐减小。     

深水桥墩地震响应研究现状与展望

分析了地震激励下水-深水桥墩动力相互作用, 总结了动水压力作用机理、地震动水压力的计算方法和水-结构动力相互作用分析方法, 研究了深水桥墩地震响应特征和影响因素以及水下振动台试验进展, 并对比了各国规范中动水压力计算方法。研究结果表明: 动水压力降低桥墩自振频率, 增大桥墩地震响应, 其影响在桥梁的抗震设计中不可忽略; 现有研究采用的桥墩形式较为简化和单一, 建议开展更多以桥墩体系、桥梁体系为对象的深水桥梁地震响应研究; 对于地震作用下动水压力计算, 目前各国规范多基于Morison方程, 但对其适用范围尚不明确, 应深入研究Morison方程的适用范围、修正方法与准确便捷的地震动水压力计算方法; 目前水下振动台试验大多集中在动水压力对桥梁下部墩桩地震响应的影响上, 响应大多在弹性范围内, 应进一步研究在大震作用下深水桥墩的非线性响应与破坏模式; 目前针对深水桥墩在地震和波浪联合作用下的动力响应研究较少, 应深入研究在地震、波浪、海流联合作用下深水桥墩与水的相互作用机理; 目前缺乏对全桥结构的地震响应研究, 应开展深水桥梁全桥分析与多子台水下振动台试验。      

动水压力对连续刚构桥梁地震响应的影响

为了研究地震作用下深水薄壁空心桥墩内外域水体动水压力对连续刚构桥梁动力响应的影响,应用流固耦合有限元理论,考虑重力、纵向预应力和动水压力,建立了庙子坪岷江大桥连续刚构桥梁的计算模型,并采用实测的地震波进行计算.结果表明:动水压力对连续刚构桥梁自振频率和振型的影响不大,前30阶频率降低率最大值约为8％,箱梁各部分横向位移峰值增量在10％～20％之间,主墩内力峰值增量最大值约170％,箱梁内力峰值增量最大值约75％;地震加速度、桥墩入水深度是影响动水压力的重要因素.     

动水作用对桥梁地震反应的影响

通过对庙子坪岷江大桥地震响应分析计算,得出动水作用对桥梁地震反应的影响.     

宏基大桥深水高墩大跨连续刚构桥地震响应分析

已有研究表明,深水高桥墩在地震作用下,由于桥墩与水的相对运动,水会对桥墩水下部分产生动水压力．以深水库区主跨为220m,墩高为173m的宏基大桥为例,利用Morison方程所得的圆形墩附加质量公式的矩形修正公式模拟水对桥墩的作用,建立了该桥考虑附加质量影响的变截面三维有限元模型,进行该桥的反应谱和时程反应分析．结果表明由于动水压力的作用,不仅使桥梁结构的自振频率明显降低,而且使梁体和桥墩的位移和内力显著增大．本文研究方法与所得结论可为同类桥梁的抗震设计提供参考．     

动水压力影响下考虑SSI效应的桥墩结构地震响应分析

基于Morison方程法,采用附加质量考虑动水压力的影响,利用ABAQUS软件计算平台建立了动水压力作用下刚性地基桥墩和考虑SSI效应的桥墩结构,对动水压力作用下考虑和不考虑SSI效应时桥墩的地震响应进行了比较,分析了考虑SSI效应的桥墩的地震响应随水深的变化规律。结果表明:动水压力作用会增大桥墩的地震响应,其受桥墩入水深度的影响;当考虑SSI效应后,动水压力作用对桥墩自振频率折减和地震响应增大作用有所降低,但仍不能忽视动水压力作用。     

考虑动水压力作用的深水桥墩地震响应分析

采用附加质量的形式考虑动水压力对桥墩的影响,以ANSYS有限元软件为计算平台,建立单墩模型并进行深水桥墩地震响应分析。得出动水压力改变桥墩的地震反应特性,增大了桥墩墩顶位移和墩底内力,并且动水压力作用还与结构本身质量和周期有关等结论。通过对连续梁桥和连续刚构桥的分析,验证了动水压力作用与结构固有周期有关,随着固有周期的增大,动水压力对结构的影响越小。     

地震作用下动水压力对深水桥墩的影响

采用Morison方程、Westergarrd方程、流固耦合分析动水压力对桥墩的影响。研究发现:随着水深的增加地震响应会增大;流固耦合理论计算得到的结果小于附加质量法得到的结果;当相对水深较小时,Morison方程计算结果偏于保守,相对水深增大,Westergarrd方程计算结果更加保守,且随着水深增大,响应增大较快;水深对墩底弯矩的影响小于对墩底剪力的影响。     

海洋桥梁施工围堰的波浪压力实测与数值模拟

为研究海洋桥梁施工围堰在波浪作用下波浪压力的分布规律,通过现场实测及数值模拟的方法,对海洋桥梁施工过程中使用的大尺度钢围堰表面波浪压力进行了研究.基于三维绕射理论,使用代表波法,对实测有效波高进行规则波模拟,确定了波压力峰值沿围堰表面的分布规律以及随水深的变化规律,并对围堰表面的波浪动压力峰值进行了分析,并与实测值进行了对比.结果表明:三维绕射理论能合理地模拟围堰表面波压力分布;在绕射效应的影响下,波浪总压力、波浪动压力均呈现出迎浪侧大、背浪侧小的特点,波浪动压最大增幅可达125%;实测总压力随水深增加而增加,波浪动压力峰值随水深增加而减小.     

暗挖海底隧道地震动水压力响应分析

考虑黏弹性人工边界与流固耦合作用,建立了衬砌结构一土一海水相互作用的力学模型,基于Newmark算法,利用ANSYS有限元软件分析了在不同地震激励和埋深条件下动水压力的影响机理与隧道衬砌的振动响应规律．计算结果表明：在含有竖向分量的地震激励下,动水压力对浅埋海底隧道的内力影响较大,分析时不容忽视;当隧道埋深超过一定值后,结构地震反应变化微小可忽略．同时,针对圆形海底隧道进行的有限元计算结果可为海底隧道的工程抗震设计提供参考．     

深水桥梁墩水耦合抗震分析方法

为正确采用动水压力计算方法,提出了一种新的深水桥梁墩水耦合计算方法结合法,即将Morison方程与计算流体力学相结合,分析深水桥梁墩水耦合抗震问题.ANSYS-CFX模型计算表明:结合法能较好地进行墩水耦合抗震分析;深水环境使墩顶最大弹性位移减小,最大刚体位移增大,结构整体变形增大;刚体运动附加动水力对桥墩起主要作用,但应同时考虑弹性振动引起的动水压力.      

动水作用对桥梁地震反应的影响

通过对庙子坪岷江大桥地震响应分析计算，得出动水作用对桥梁地震反应的影响。     

不规则桥梁地震动输入主方向的研究

讨论了不规则桥梁地震反应分析中地震输入主方向的问题,根据本文讨论的方法,对于不规则桥梁,只需沿结构水平面内任意两个不重合的方向输入地震反应谱,通过两次反应谱分析,便能得到地震沿最不利方向作用时桥梁结构中任意一点或任意一下堆面上的最大反应。     

液固耦合作用对不同截面深水桥墩的自振特性影响研究

介绍了深水桥墩液固耦合模型在ANSYS软件中模型的建立。利用Morison方程提出的附加质量概念考虑动水压力对桥墩作用,采用3种截面积相等的不同类型桥墩,即淹没水深相同时,所受动水压力相等。利用ANSYS建立实体单元与Fluid30单元来分析液固耦合作用对不同类型桥墩的自振特性影响。通过实例分析发现液固耦合对桥墩自振频率的影响是显著的,桥墩完全被水淹没时,其自振频率最大下降了24.2%。进一步研究发现相同截面面积的不同类型的桥墩,在相同水深时,由于其液固耦合接触面沿坐标轴方向上的正投影面积大小不一样,造成桥墩沿该方向上自振频率下降量大不相同。且沿坐标轴方向正截面面积越大,桥墩沿该轴方向上的弯曲自振频率和扭曲自振频率下降越大。     

曲线预应力连续宽体箱梁桥整体顶升改造前后地震反应对比分析*

由于曲线梁桥地震反应的复杂性和特殊性导致其在地震中易损坏,顶升改造后地震反应的改变直接影响桥梁的使用安全及寿命。以厦门市仙岳路桥梁顶升改造工程为背景,运用桥梁结构分析程序 Midas,根据曲线梁桥的特点建立空间有限元模型,采用动态时程分析法对桥梁顶升改造前后进行地震反应分析,并研究了曲线梁桥桥墩墩高变化时的水平和竖向最不利地震反应。分析结果表明,曲线宽体连续梁桥支座中心连线方向和平面内与之垂直的方向为最不利的水平地震输入方向,而且改造后墩高的变化会引起桥梁尤其是桥墩处内力的明显变化,分析结果为同类桥梁结构的抗震设计提供理论依据。     

高桥抗震性能分析与研究

在强地震作用下高桥墩桥梁的反应与低桥墩桥梁相比具有明显的非线性行为。对高墩桥梁进行高墩桥梁抗震性能分析,研究高墩动力特性和地震响应特点,以及高桥墩在地震作用下非线性行为的作用原理,为高墩桥梁的地震反应分析提供可以借鉴的方法。     

低频动荷载试验判断桥梁承载力的技术方法研究

桥梁荷载试验用来检验评定新建桥梁、加固和改建后的桥梁结构是否处于正常使用状态,其最重要的承载能力是否能达到设计要求。通过在进行动、静荷载试验的同时,可以进行低频率的动态荷载试验,这种方法能够得到以下结果:(1)通过动荷载、静荷载、低频动荷载三种试验方法,对桥梁承载力进行分析,得到的结果可以建立桥梁结构在运营状态下大概率、大吨位车辆过桥时的动态反应值,其对于桥梁结构承载能力的判断具有重要的参考意义。(2)同时,低频动荷载试验相比于动载试验的加载效率更高,往往能够反映桥梁结构在极限承载力状态下的结构动态反应。(3)低频动荷载试验相比于静载试验不但能够得到试验加载前后的梁体弹性恢复率,还能得到考虑活载冲击下结构的动态反应。