深水斜拉橋地震響應對比分析.pdf

1、如今伴隨著我國高速發(fā)展的經濟，我國的交通運輸行業(yè)也在蓬勃發(fā)展，橋梁作為交通運輸鏈中不可或缺的一部分也在快速的發(fā)展。在受到地震環(huán)境的影響下，位于深水中的橋墩會在地震的激勵下隨之振動，進而帶動圍繞在墩身附近的水體振動，而水體的振動又會對橋墩的動力特性造成一定的影響，也就是橋墩與水體之間的耦合振動。目前已有的文獻以及相關資料當中，研究地震作用下的動水壓力的方法不多，對大型深水橋梁的研究也較少，只有部分文獻對位于深水環(huán)境中的橋墩在受到地震激勵時

2、的動力響應做過研究。因此本文以深水環(huán)境下的橋墩，以及橋墩入水深度較大的大型斜拉橋為研究對象對其地震響應做了如下研究:
　　討論流體聲單元法、附加質量比法、Morison方程附加質量三種方法在橋墩受地震激勵下動水壓力的計算效率，并對比了不同方法下不同截面尺寸的正方形截面以及圓形截面橋墩的一階頻率及一階頻率降低率，同時分析了墩頂位置處的位移以及墩柱結構底部的反力及彎矩受動水壓力作用時的影響。對比發(fā)現(xiàn)，隨著截面尺寸的增大橋墩自振頻率逐漸

3、增大，一階頻率降低率逐漸減小，且減小幅度也在逐漸縮小;在動水壓力存在的條件下，墩頂位移及墩底反力、彎矩均受其影響有所增大，增大幅度隨著橋墩截面尺寸的增大而逐漸減小，墩柱結構底部反力所受動水壓力作用時發(fā)生的改變較其彎矩而言較大。Morison方程計算出的結果較為保守，隨著截面尺寸的增大，附加質量比法與流體聲單元則較為實用。
　　以此為開端，本文以奉節(jié)長江大橋作為工程實例，采用上述三種方法，使用大型通用有限元軟件ANSYS建立了斜拉橋

4、的梁單元模型和實體單元模型，以沿縱橋向的地震波對橋梁結構在深水以及無水條件下進行時程分析。通過計算發(fā)現(xiàn)，深水條件下水對大型橋梁的固有頻率影響不大。水體對地震作用下的橋梁動力響應影響較大，塔頂以及主梁兩端的縱向位移均有增大，塔底的剪力以及彎矩也有大幅的增大，并且剪力的增幅大于彎矩，同時墩身的剪力及彎矩隨墩高的變化而變化，相較無水條件下的極值也有所增大。三種方法相較而言，附加質量比法計算出的動力響應結果最小與流體聲單元法較為接近，Moris