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。     

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。     

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．     

流固耦合作用对深水空心桥墩的自振特性影响研究

根据势流体理论的完全数值法,利用有限元软件ADINA创建了经典的深水圆形空心高墩—水流固耦合数值分析模型,分析考虑桥墩壁厚不同时,内域水、外域水及内外域均有水时不同水位下动水效应对桥墩自振频率的影响规律。研究结果表明:墩-水耦合效应使得桥墩的自振频率均减小,且墩内外域均有水时减小率最大;桥墩壁厚越薄动水效应对桥墩自振频率的影响越大;上部结构质量会减弱墩—水耦合作用对桥墩结构相应频率的影响;当桥墩的入水深度等于桥墩高度的1/2时,桥墩第一阶自振频率减小率很小,但其第三阶自振频率减小率较大。研究成果对于深水桥梁的抗震设计具有借鉴意义。     

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。      

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。     

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。     

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。     

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。