深水桥梁地震响应分析方法

我国基础设施修建高速发展，深水桥梁越来越多，尤其在西部山区和库区以及跨越大河及海湾的桥梁大多都属深水桥梁，目前最深的库区桥梁水深已达到168米。本次汶川大地震中，处于紫坪铺水库中的某深水桥梁就发生高墩变形和主梁落梁。墩水耦合属于流固耦合问题，过去关于该领域的研究主要限于大坝与水的相互作用，并取得一定的成果。而对于深水桥梁的墩水耦合动力响应分析方法的研究很少，我国设计规范采用的还都是非常简单的简化方法，与实际情况相差很大。本项目拟在前期研究的基础上，从理论上开展地震时桥墩结构与其周围水体的耦合振动的特性研究，建立其地震时结构位移和内力响应的计算方法，推导不同几何形式桥墩由于地震而引起的附加动水压力和附加质量的表达式，并且考虑桥墩外和墩身内部空心部分的水（域外和域内水）对结构动力响应的影响因素，建立解析的和数值的计算方法，为今后设计该种结构提供理论依据和有效方法。 2100433B

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。

• 第1章绪论

• 第2章地震与地震波基础

• 第3章隧道地震响应的解析方法

• 第4章隧道地震响应频域分析方法

• 第5章隧道地震响应拟静力分析方法

• 第6章隧道地震响应动力有限元分析方法

• 第7章隧道工程抗减震材料及其力学特性

• 第8章隧道工程抗减震技术