深水航道高桩桥梁地震损伤机理研究中文摘要

我国已经修了一些建跨越繁忙航道的桥梁，并将修建更多的这类桥梁。深水和防船舶撞击设施是跨航道桥梁的两个不同于其它桥梁的特点。我国工程师在深水桥梁中广泛采用高桩基础。从已有的工程实践来看，地震区的深水高桩基础桥梁，地震往往成为控制设计的一个重要因素。由于缺乏必要的研究储备，如何考虑水和防撞设施对航道桥梁地震性态一直是困扰桥梁设计工程是师的一项技术难题，很大程度上影响了工程的造价。为解决此技术难题，拟开展深水高桩航道桥梁地震破坏机理的研究工作，主要内容如下：（1）深水高桩基础抗震分析动力学模型及与之匹配的地震动输入模式；（2）典型群桩基础地震动水压力的计算方法；（3）典型防撞设施及与承台之间的地震动力学模型；（4）试验验证理论模型与计算方法；（5）以在建和规划中的跨海桥梁为背景，根据建立起来的模型与方法研究深水高桩桥梁的地震破坏机理。 2100433B

我国的越江跨海桥梁工程广泛采用高桩承台基础，抗震问题非常突出，而高桩承台基础正是全桥的抗震最薄弱部位。然而，对于高桩承台基础的地震损伤机理，这一越江跨海桥梁抗震性能研究的瓶颈问题，目前国内外还未见相关报道。大型高桩承台基础具有两个显著的特点：一是承台的质量往往很大， 二是河床冲刷问题非常突出。本项目是为了探索和揭示大型高桩承台基础的地震损伤机理，为大型桩基桥梁的抗震设计和标准制定提供理论基础而提出的，主要研究内容包括：1)建立能够合理有效地考虑桩－土－结构相互作用、河床冲刷效应和各种非线性影响的大型高桩承台基础非线性理论分析模型；2) 研究冲刷效应对大型桩基桥梁结构（包括基础）地震反应的影响规律；3) 采用弹塑性静力分析（Pushover分析）和拟静力实验相结合的方法，考虑冲刷效应，研究大型高桩承台基础的抗震行为特性，揭示损伤机理，提出抗震性能指标体系。 2100433B

我国建设的深水桥梁多处于地震多发区，地震作用下深水桥梁墩-水耦合振动的研究很少，相关抗震设计规范不完善，急需在该方面展开深入研究。本项目在前期研究的基础上，基于辐射波浪理论，推导多边形、圆端形、椭圆形桥墩附加动水压力半解析解计算方法，采用ANSYS WORKBENCH ANSYS CFX ANSYS Mechanical对复杂几何形状桥墩附加动水压力进行数值计算。并在此基础上，对现有计算程序进行二次开发，研制专门针对墩-水耦合附加动水压力数值计算的软件，并采用该软件对附加动水压力的影响因素，如自由表面重力波等进行分析。利用分析结果，并参考各国附加动水压力的相关规范，对规则几何形状桥墩附加动水压力半解析计算方法进行简化，提出适用于工程的合理、高效的简便计算方法。该方面的研究将进一步完善墩-水耦合振动理论，并对我国桥梁抗震设计、桥梁抗震规范的制定具有重要的参考价值。