水流作用对深水桥墩地震响应影响模型试验研究

摘要

深水桥梁一般位于江河海的汇流处，所处的水环境比较复杂。在地震发生时容易受到地震、波浪和水流的联合作用，尤其是地震带上的深水桥梁。目前主要通过数值法研究地震-波浪-水流联合作用下的深水桥墩的动力响应，在进行数值模拟过程中需要引入一些简化的边界条件及材料特性，因此有必要通过试验验证上述数值模拟的边界条件及材料特性是否简化合理，以及模拟求解过程是否正确。地震-波浪-水流联合作用下水-桥相互作用机理十分复杂，开展地震-波浪-水流联合作用下深水桥墩水下振动台试验，对其动力响应进行数据分析，有助于了解水和桥墩之间的相互作用原理。对于地震-波浪-水流联合作用下水流作用对深水桥墩地震响应的影响的重点分析，有助于认识水流在其中的作用，补充和验证现有研究成果。 本研究进行了地震-波浪-水流联合作用下深水桥墩水下振动台试验。按照动力相似比设计了试验模型，确定了试验模型材料，完成了试验测点布置、试验工况设计。通过对地震-波浪-水流联合作用下深水桥墩水下振动台试验数据进行处理，并对结果进行分析，研究了水流作用对深水桥墩地震响应的影响。结果表明：地震-波浪-水流联合作用下模型的动力响应幅值，并不是地震、波浪、水流单独作用下模型响应幅值的简单叠加；同一地震记录输入下，相同幅值的波浪-水流作用对模型地震响应的影响主要取决于地震和波浪作用间的相位差；地震作用对模型动力响应贡献最大，波浪对模型动力响应贡献也不可忽略，在常遇地震作用下，通常流速的水流对模型动力响应的贡献仅占5%以内，可忽略水流作用对深水桥墩地震响应的影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2我国跨海大桥建设现状简介

1.3国内外研究现状与动态

1.3.1地震作用下水-桥相互作用数值模拟研究

1.3.2深水桥墩振动台试验研究

1.4目前研究存在的问题

1.5本文主要研究内容

第2章 地震-波浪-水流联合作用下深水桥墩模型试验

2.1引言

2.2试验模型设计与制作

2.2.1动力相似比设计

2.2.2桥墩模型设计与制作

2.3试验加载与工况

2.3.1试验加载设备

2.3.2地震记录输入

2.3.3水流输入

2.3.4波浪-水流输入

2.3.5试验工况

2.4测试项目及测点布置

2.5 试验过程与现象

2.6 本章小结

第3章 水流作用对桥墩模型地震响应影响

3.1引言

3.2地震作用下桥墩模型响应

3.3地震-水流联合作用下桥墩模型的响应

3.3.1 El Centro地震-水流联合作用下桥墩模型的响应

3.3.2 Loma Prieta地震-水流联合作用下桥墩模型响应

3.3.3 Chichi地震-水流联合作用下桥墩模型响应

3.4水流作用影响比较与分析

3.5本章小结

第4章 水流作用对桥墩模型地震-波流耦合响应影响

4.1引言

4.2地震作用下桥墩模型响应

4.3波流作用下桥墩模型响应

4.4地震-波流耦合作用下桥墩模型响应

4.4.1 El Centro地震-波流耦合作用下桥墩模型响应

4.4.2 Loma Prieta地震-波流耦合作用下桥墩模型响应

4.4.3 Chichi地震-波流耦合作用下桥墩模型响应

4.5水流作用影响比较与分析

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢