沿海桥梁灾害接续作用机理与对策试验研究

摘要

近年来，我国跨越海峡和海湾的沿海桥梁建设事业快速发展。沿海桥梁在设计使用年限内，可能遭受多种自然灾害作用。其中，地震和极端波流海况，是对沿海桥梁结构具有威胁性的典型灾害，而在潜在海啸风险区域，由海底地震或其他原因导致的破坏性海啸可能对沿海桥梁造成毁灭性打击。当工程防灾设计从单一时期向全寿命周期转变，在一定时间跨度内，沿海桥梁结构遭受多种荷载组合作用以及灾害接续作用的可能性大大增加。
　　在这一背景下，本文主要对以下三个方面开展了试验研究:1.考虑流固耦合作用对桥梁结构动力特性以及动力响应的影响;2.地震（动荷载）和波浪（水流）联合作用下桥梁结构动力响应;3.孤立波（海啸）对桥梁结构的作用机理以及采取桥面板开孔措施减轻孤立波（海啸）作用的有效性，主要内容包括:
　　1.以20m跨径T型桥梁作为原型，考虑流固耦合作用设计制作了桥梁缩尺模型，针对水流、波浪、地震、海啸耦合接续作用，制定了三类试验工况;
　　2.进行了桥梁模型水槽试验，研究了水深变化对桥梁模型动力特性和动力响应的影响，并采用Morison方程法计算了简化的桥梁模型模态参数，将其和试验数据进行对比验证，并给出了波浪（水流）和动荷载组合作用下桥梁模型的动力响应特点;
　　3.基于桥梁模型海啸试验，研究孤立波（海啸）对桥梁的作用机理及反应特征，分析总结了采取桥面板开孔减灾措施的有效性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 地震作用下墩-水耦合作用研究现状

1．2．2 波浪作用下墩-水耦合作用研究现状

1．2．3 海啸作用下桥梁结构动力响应及防灾措施研究

1．3 本文研究目的和内容

第二章 墩—水耦合作用计算方法及波浪理论

2．1 墩—水耦合作用计算方法

2．1．1 Morison方程法

2．1．2 国内外规范方法

2．2 波浪理论

2．2．1 液体表面波基本理论

2．2．2 Airy波理论

2．2．3 Stokes波理论

2．2．4 其他波浪理论

2．2．5 几种波浪理论适用范围分析

2．3 本章小结

第三章 灾害接续作用下桥梁模型试验设计

3．1 试验场地及造波系统简介

3．2 原型桥梁结构

3．3 试验桥梁模型设计

3．3．1 相似设计

3．3．2 桥梁模型设计与制作

3．4 传感器布置及激振器简介

3．4．1 激振器简介

3．4．2 桥梁模型动力测试系统

3．4．3 波浪和水流测试系统

3．4．4 动水压强测试系统

3．5 试验工况

3．6 本章小结

第四章 试验结果分析

4．1 试验A结果分析

4．1．1 桥梁模型模态测试

4．1．2 采用Morison方程法计算桥梁模型模态

4．1．3 考虑流固耦合作用的桥梁模型动力响应

4．2 试验B结果分析

4．2．1 各个工况波高分析

4．2．2 波浪+动荷载联合作用下波高对加速度峰值影响分析

4．2．3 波浪(水流)和动荷载联合作用与仅有动荷载作用时的动力响应幅值对比(水深30cm)

4．2．4 波浪(水流)和动荷载联合作用与仅有动荷载作用时的动力响应幅值对比(无水)

4．3 试验C结果分析

4．3．1 无孔时孤立波(海啸)对桥梁模型的作用

4．3．2 有孔时孤立波(海啸)对桥梁模型的作用

4．3．3 采取桥面板开孔措施对桥梁模型的动力响应以及竖向作用的影响

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 全文总结

5．2 研究展望

参考文献

致谢

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