【摘 要】
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随着我国西南地区桥梁、水电站的兴建,很多桥梁因水库蓄水而成为深水桥梁。西南地区恰好又处于地震活动频繁地带,这无疑对深水桥梁的抗震设计提出了新的挑战。目前国际上关于深水桥梁的抗震设计理论尚未成熟,我国也处于研究探索阶段。本文在典型深水单墩构件数值仿真分析的基础上,依托实际工程,采用ADINA有限元分析软件建立全桥势流体数值模型,仿真分析了连续刚构桥在不同水深下的动力特性、地震响应规律;最后以数值法结
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随着我国西南地区桥梁、水电站的兴建,很多桥梁因水库蓄水而成为深水桥梁。西南地区恰好又处于地震活动频繁地带,这无疑对深水桥梁的抗震设计提出了新的挑战。目前国际上关于深水桥梁的抗震设计理论尚未成熟,我国也处于研究探索阶段。本文在典型深水单墩构件数值仿真分析的基础上,依托实际工程,采用ADINA有限元分析软件建立全桥势流体数值模型,仿真分析了连续刚构桥在不同水深下的动力特性、地震响应规律;最后以数值法结果为准,探讨了目前常用地震动水压力简化计算方法在全桥地震响应分析上的适用性。本文主要研究工作及结论如下:(1)查阅文献,总结相关研究成果。对动水压力作用机理作了介绍;对深水桥梁地震响应分析方法、理论基础作了归纳与整理。(2)以典型深水单墩构件为研究对象,通过ADINA数值模拟分析得出以下结论:水体的存在主要降低单墩结构的高阶侧弯振型频率;考虑动水压力后地震作用下内力响应显著增加、位移响应无明显变化;空心墩中的内域水会加大上述两影响。(3)采用ADINA有限元分析软件建立了连续刚构全桥数值模型,分析了水深对全桥动力响应的影响,主要结论有:全桥各阶振型频率随水深增加而减小,但全桥主振型变化很小,与桥墩相关的高阶振型频率下降较多;考虑动水作用的全桥地震响应增幅剪力最大,弯矩次之,位移最小;剪力最大增幅达160%;各响应增幅值与地震波特性、地震动激励方向相关,横桥向激励时响应增幅远大于纵桥向;地震响应最大峰值不一定出现在最大水深工况下。(4)以连续刚构桥全桥为研究对象,选取常用附加质量法计算地震动水压力,应用于全桥地震响应分析,再与ADINA数值模拟结果作比较,得出如下结论:基于Morison方程、辐射波浪理论的附加质量法在该全桥上的适用性良好,与数值结果相比,主振型频率差值5%以下,地震响应差值10%以下;基于Morison方程的附加质量法地震响应分析结果略偏保守,但该方法的节点附加质量计算与施加方便快捷,可作为深水桥梁抗震设计中地震动水压力的初步计算。
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