深水桥墩地震响应离心振动台试验及数值模拟

摘要

为研究地震作用下深水桥墩的动力特性及动水压力分布规律,分别针对圆形截面桥墩和矩形截面桥墩开展了不同水深条件的离心振动台模型试验。将桥梁上部结构简化为质量块,桥墩固定在层状剪切箱底部,同时设计了侧限挡板,使得在激振过程中,只有桥墩底部发生相对运动,而水体保持相对静止。采用白噪声和4条具有不同频谱成分的地震波进行激振,并在此基础上开展数值模拟,验证动水附加质量方法是否适用于深水桥墩的动力响应分析。研究表明:水深增大后桥墩的模态频率明显减小,而桥墩模态阻尼略微增大;动水压力对桥墩地震响应的影响规律与地震波频率分布特征和深水环境下桥墩模态频率相关;试验测得的动水压力和桥墩表面的加速度呈现高度线性相关,且基本与荷载频率和桥墩的运动形式无关;试验与数值分析结果表明,动水附加质量方法能够较好地模拟地震引起的动水效应。