【摘 要】
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跨海深水桥墩往往受到不可忽视的波浪作用,在设计时需考虑波浪力.在地震作用下,桥墩附近海域的波浪场受到地震动水压力的干扰,波浪作用也受到影响,桥墩的动力响应需考虑两者
【机 构】
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天津大学建筑工程学院,天津 300350;天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室,天津 300350;天津大学建筑工程学院,天津 300350
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跨海深水桥墩往往受到不可忽视的波浪作用,在设计时需考虑波浪力.在地震作用下,桥墩附近海域的波浪场受到地震动水压力的干扰,波浪作用也受到影响,桥墩的动力响应需考虑两者的耦合作用.另一方面,地震起振时,墩底处地震波的相位可简单视为0,而桥墩处的波浪相位可能在0～2π之间变化,地震与波浪之间的相位差将直接影响波浪作用的大小,进而影响地震-波浪耦合作用.为了研究地震-波浪对深水桥墩的动力耦合作用,并考虑相位差对桥墩动力响应的影响,采用有限元分析软件ADINA建立的组合桥墩的精细化模型及桥墩附近水体的势流体单元模型,以模拟流固耦合作用;分别进行了地震单独作用下、波浪单独作用下以及地震-波浪耦合作用下桥墩的动力响应分析,并考虑了地震动、波高及地震与波浪之间相位差的不同.研究结果表明:地震与波浪间的耦合作用不能忽略,其对桥墩上总动水压力的影响在15％左右;地震与波浪之间的相位差对桥墩动力响应影响显著,当相位差在0～2π之间变化时,最大响应幅值变化接近54％;最不利相位差的取值与地震频率、桥墩水下基频和结构形式密切相关.利用MATLAB软件,提出了最不利相位差的计算方法及其适用条件;提出了耦合作用折算系数,以简化最大动力响应幅值的计算,推动实际工程应用.
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