深水航道高樁橋梁地震損傷機(jī)理研究基本信息

我國已經(jīng)修了一些建跨越繁忙航道的橋梁，并將修建更多的這類橋梁。深水和防船舶撞擊設(shè)施是跨航道橋梁的兩個不同于其它橋梁的特點。我國工程師在深水橋梁中廣泛采用高樁基礎(chǔ)。從已有的工程實踐來看，地震區(qū)的深水高樁基礎(chǔ)橋梁，地震往往成為控制設(shè)計的一個重要因素。由于缺乏必要的研究儲備，如何考慮水和防撞設(shè)施對航道橋梁地震性態(tài)一直是困擾橋梁設(shè)計工程是師的一項技術(shù)難題，很大程度上影響了工程的造價。為解決此技術(shù)難題，擬開展深水高樁航道橋梁地震破壞機(jī)理的研究工作，主要內(nèi)容如下：（1）深水高樁基礎(chǔ)抗震分析動力學(xué)模型及與之匹配的地震動輸入模式；（2）典型群樁基礎(chǔ)地震動水壓力的計算方法；（3）典型防撞設(shè)施及與承臺之間的地震動力學(xué)模型；（4）試驗驗證理論模型與計算方法；（5）以在建和規(guī)劃中的跨海橋梁為背景，根據(jù)建立起來的模型與方法研究深水高樁橋梁的地震破壞機(jī)理。 2100433B

我國的越江跨海橋梁工程廣泛采用高樁承臺基礎(chǔ)，抗震問題非常突出，而高樁承臺基礎(chǔ)正是全橋的抗震最薄弱部位。然而，對于高樁承臺基礎(chǔ)的地震損傷機(jī)理，這一越江跨海橋梁抗震性能研究的瓶頸問題，目前國內(nèi)外還未見相關(guān)報道。大型高樁承臺基礎(chǔ)具有兩個顯著的特點：一是承臺的質(zhì)量往往很大， 二是河床沖刷問題非常突出。本項目是為了探索和揭示大型高樁承臺基礎(chǔ)的地震損傷機(jī)理，為大型樁基橋梁的抗震設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)制定提供理論基礎(chǔ)而提出的，主要研究內(nèi)容包括：1)建立能夠合理有效地考慮樁－土－結(jié)構(gòu)相互作用、河床沖刷效應(yīng)和各種非線性影響的大型高樁承臺基礎(chǔ)非線性理論分析模型；2) 研究沖刷效應(yīng)對大型樁基橋梁結(jié)構(gòu)（包括基礎(chǔ)）地震反應(yīng)的影響規(guī)律；3) 采用彈塑性靜力分析（Pushover分析）和擬靜力實驗相結(jié)合的方法，考慮沖刷效應(yīng)，研究大型高樁承臺基礎(chǔ)的抗震行為特性，揭示損傷機(jī)理，提出抗震性能指標(biāo)體系。 2100433B

我國建設(shè)的深水橋梁多處于地震多發(fā)區(qū)，地震作用下深水橋梁墩-水耦合振動的研究很少，相關(guān)抗震設(shè)計規(guī)范不完善，急需在該方面展開深入研究。本項目在前期研究的基礎(chǔ)上，基于輻射波浪理論，推導(dǎo)多邊形、圓端形、橢圓形橋墩附加動水壓力半解析解計算方法，采用ANSYS WORKBENCH ANSYS CFX ANSYS Mechanical對復(fù)雜幾何形狀橋墩附加動水壓力進(jìn)行數(shù)值計算。并在此基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有計算程序進(jìn)行二次開發(fā)，研制專門針對墩-水耦合附加動水壓力數(shù)值計算的軟件，并采用該軟件對附加動水壓力的影響因素，如自由表面重力波等進(jìn)行分析。利用分析結(jié)果，并參考各國附加動水壓力的相關(guān)規(guī)范，對規(guī)則幾何形狀橋墩附加動水壓力半解析計算方法進(jìn)行簡化，提出適用于工程的合理、高效的簡便計算方法。該方面的研究將進(jìn)一步完善墩-水耦合振動理論，并對我國橋梁抗震設(shè)計、橋梁抗震規(guī)范的制定具有重要的參考價值。