深水橋梁地震響應分析方法

我國基礎(chǔ)設(shè)施修建高速發(fā)展，深水橋梁越來越多，尤其在西部山區(qū)和庫區(qū)以及跨越大河及海灣的橋梁大多都屬深水橋梁，目前最深的庫區(qū)橋梁水深已達到168米。本次汶川大地震中，處于紫坪鋪水庫中的某深水橋梁就發(fā)生高墩變形和主梁落梁。墩水耦合屬于流固耦合問題，過去關(guān)于該領(lǐng)域的研究主要限于大壩與水的相互作用，并取得一定的成果。而對于深水橋梁的墩水耦合動力響應分析方法的研究很少，我國設(shè)計規(guī)范采用的還都是非常簡單的簡化方法，與實際情況相差很大。本項目擬在前期研究的基礎(chǔ)上，從理論上開展地震時橋墩結(jié)構(gòu)與其周圍水體的耦合振動的特性研究，建立其地震時結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力響應的計算方法，推導不同幾何形式橋墩由于地震而引起的附加動水壓力和附加質(zhì)量的表達式，并且考慮橋墩外和墩身內(nèi)部空心部分的水（域外和域內(nèi)水）對結(jié)構(gòu)動力響應的影響因素，建立解析的和數(shù)值的計算方法，為今后設(shè)計該種結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)和有效方法。 2100433B

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理。 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對復雜幾何形狀橋墩附加動水壓力進行數(shù)值計算。并在此基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有計算程序進行二次開發(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。

• 第1章緒論

• 第2章地震與地震波基礎(chǔ)

• 第3章隧道地震響應的解析方法

• 第4章隧道地震響應頻域分析方法

• 第5章隧道地震響應擬靜力分析方法

• 第6章隧道地震響應動力有限元分析方法

• 第7章隧道工程抗減震材料及其力學特性

• 第8章隧道工程抗減震技術(shù)