《深水域中大跨薄壁高墩橋樑地震損傷及災變機理研究》是依託北方工業大學，由李悅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：深水域中大跨薄壁高墩橋樑地震損傷及災變機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李悅
- 依託單位：北方工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著我國西部地區大量深水高墩橋樑的建設，認識深水域中大跨薄壁高墩橋樑的地震損傷機理，建立作用於深水高墩上動水力的計算方法，完善能夠考慮動水影響下的橋樑多級抗震性能設計方法，並提出保障深水高墩橋樑安全性能的技術對策都將對保障橋樑安全運營具有重大意義。本項目首先將理論分析與振動台模型試驗研究相結合，分析地震作用下深水橋樑上動水壓力的分布規律，研究作用於深水薄壁高墩橋樑上動水力計算方法和模型；其次研究深水域中大跨薄壁高墩橋樑地震損傷模式及災變機理，提出並建立能夠考慮環境介質與結構耦合作用的深水橋樑整體建模及分析方法；在綜合分析深水薄壁高墩橋樑抗震性能影響因素的基礎上，提出深水橋樑多級抗震性能設計方法；最後完善適用於實際工程設計計算的動水力簡化考慮方法，並基於以上研究成果，提出能夠有效減弱動水力對橋樑地震動力影響的適合於工程套用的實用化技術對策，為深水橋樑抗震設計提供科學依據。
結題摘要
地震作用下，橋樑水下結構部分在受激振動產生變形的同時，還會引起周圍水體的運動，水體運動又以動水力的形式反作用於橋樑水下基礎結構，改變橋樑結構自身的振動和變形狀態，這種作用與反作用伴隨地震的始終。本項目以大跨度深水薄壁高墩橋樑為研究對象，採用計算分析與水中振動台試驗相結合的研究方法，探討了地震作用下動水對橋樑動力回響的影響規律。主要研究成果如下： （1） 提出了一套適用於研究深水域大跨薄壁高墩橋樑地震動力時程分析的動水力的半解析半數值簡便計算方法。該方法符合流體與結構相互作用基本原理，避免了對複雜非線性方程求解，大大的簡化了計算工作量。 （2） 動水壓力沿矩形截面橋墩和圓樁樁高度方向基本呈拋物線分布。與後藤土岐式的動水壓力分布曲線基本吻合，但後者結果更為保守。並且，無論在何種水深，作用於結構迎水面中心位置處的動水壓力要大於迎水面兩側的動水壓力。 （3） 隨著水深的增加，作用於矩形截面橋墩的動水力也隨之增大，動水對矩形截面橋墩在地震作用下的動力反應的影響而不斷增大，在計算作用於橋樑結構上的動水力時必須考慮水深的影響。 （4） 在不同類型地震作用下，動水對矩形截面橋墩動力反應的影響也不相同。在遠場地震作用下，動水對矩形截面橋墩動力回響的影響要大於在近場地震作用時。因此在考慮動水對橋樑結構動力回響的影響時，還應根據地震波類型分別研究。 （5） 利用深水大跨橋樑在動力荷載作用下的動水力簡便計算方法，以大跨深水剛構橋為對象，分析了動水對深水域大跨薄壁高墩橋樑動力特性和地震反應的影響。水與橋樑下部結構相互作用使剛構橋自振周期增大，地震作用下動水對剛構橋結構內力有顯著的影響。且不同類型地震作用時，動水對橋樑動力回響的影響不盡相同。 通過動水對橋樑動力回響影響的分析，完善了基於多水準的深水薄壁高墩橋樑抗震性能設計方法，提出了能夠有效減弱地震動水力影響的對策，為橋樑抗震設計提供科學依據。
