《地震作用下深水橋樑墩-水耦合振動研究》是依託西南交通大學，由李喬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：地震作用下深水橋樑墩-水耦合振動研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李喬
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國建設的深水橋樑多處於地震多發區，地震作用下深水橋樑墩-水耦合振動的研究很少，相關抗震設計規範不完善，急需在該方面展開深入研究。本項目在前期研究的基礎上，基於輻射波浪理論，推導多邊形、圓端形、橢圓形橋墩附加動水壓力半解析解計算方法，採用ANSYS WORKBENCH+ANSYS CFX +ANSYS Mechanical對複雜幾何形狀橋墩附加動水壓力進行數值計算。並在此基礎上，對現有計算程式進行二次開發，研製專門針對墩-水耦合附加動水壓力數值計算的軟體，並採用該軟體對附加動水壓力的影響因素，如自由表面重力波等進行分析。利用分析結果，並參考各國附加動水壓力的相關規範，對規則幾何形狀橋墩附加動水壓力半解析計算方法進行簡化，提出適用於工程的合理、高效的簡便計算方法。該方面的研究將進一步完善墩-水耦合振動理論，並對我國橋樑抗震設計、橋樑抗震規範的制定具有重要的參考價值。
結題摘要
本項目主要研究地震作用下庫區深水橋樑動水壓力的計算問題。根據項目計畫書中的研究要點，對正方形、矩形、圓端形、橢圓形橋墩動水壓力半解析半數值表達式進行了研究；對複雜截面形狀橋墩動水壓力的數值計算方法進行了研究；並且研究了動水壓力的影響因素：結構彈性振動、自由表面重力波、水的可壓縮性等；另外還對基於輻射波浪理論的圓形橋墩、矩形橋墩動水壓力表達式進行了簡化研究。上述研究已經得到較好的執行，並取得了相應的研究成果：1、提出了基於輻射波浪法和流體單元法的一種新的動水壓力計算方法：混合法，並利用該方法得到了正方形橋墩和矩形橋墩動水壓力半解析半數值表達式。2、根據一階頻率降低率與附加質量的關係，提出了一種計算動水附加質量的方法：附加質量比法。並用該方法得到了圓端形橋墩、橢圓形橋墩動水壓力表達式。另外，該方法也適用於其它複雜截面動水壓力表達式的求解。3、對流體單元法（Solid45單元模擬橋墩，Fluid30單元模擬流體）進行了改進，簡化了流體域邊界、提出了合理的流體域範圍以及格線劃分精度，使得流體單元法的建模複雜程度降低，計算效率和適用性提高。利用改進後的流體單元法，對規則、複雜截面形狀橋墩動水壓力進行了計算，並對混合法、附加質量比法計算結果提供驗證，結果表示：研究中提出的兩種新方法具有相當高的計算效率和較好的精度。4、對動水壓力影響因素的研究結果表明：地震作用下，彈性振動引起的附加質量與剛體運動引起的附加質量近似相等；一般情況下，自由表面重力波對動水壓力的影響很小，可以忽略；水的可壓縮性對動水壓力會產生影響，但是影響很小，在計算過程中可忽略。5、基於輻射波浪理論的圓形橋墩外域水、內域水動水壓力表達式，以及矩形橋墩外域水動水壓力表達式極其複雜，難以在實際工程中套用。研究中對上述表達式進行了簡化研究，提出了相應的簡化表達式。對比結果表明：簡化後的表達式具有較好的精度。
