《研究改進動水壓力算法的近斷層區深水橋樑抗震設計》是依託北京交通大學，由江輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：研究改進動水壓力算法的近斷層區深水橋樑抗震設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：江輝
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著交通基礎設施建設的突飛猛進，跨海(江)及庫區橋樑不斷湧現，部分深水橋樑靠近甚至跨越高烈度斷層區。由於近斷層地震動的大幅值、低頻譜特性和長周期脈衝效應，顯著改變動水環境下深水橋樑的振動性態和動力回響，而相關研究及規範規定尚不完善，此類特殊動力荷載下特殊橋樑的抗震設計是亟待解決的科學問題。本項目基於經典的流固耦合理論和輻射波浪理論，通過理論分析、振動台模型試驗及深水橋樑單墩、全橋模型的全數值耦合動力計算，提煉不同的水環境、結構參數下地震動脈衝特性對動水壓力和橋樑地震回響的影響機理，界定Morison方程法的適用範圍並確定適用於典型深水橋樑的關鍵參數取值，檢驗並改進規範算法，考慮大直徑柱體-流體間動力相互作用和水體可壓縮性，發展基於輻射波浪理論的大跨徑深水高墩動水壓力的簡化算法,揭示脈衝型近斷層地震下深水橋樑的破壞機理及失效機制。供規範修編參考，為跨海(江)、庫區橋樑的地震安全提供技術保障。
結題摘要
隨著我國國土開發強度的不斷提高和西部大開發的持續推進，跨海、跨江及跨庫區深水橋樑不斷湧現，對於我國東南沿海和西部高烈度抗震設防區的此類深水橋樑，面臨嚴重的地震破壞威脅。強震下深水橋樑的抗震設計理論與方法亟待研究。 本項目基於經典的流固耦合理論和輻射波浪理論，以深水單墩、群樁基礎及斜拉橋、大跨剛構橋等全橋結構為對象開展系統研究，主要完成了以下研究工作：以全數值流固耦合動力計算方法為基本工具，系統對比了近斷層和遠場一般地震動激勵下，深水橋樑墩周動水壓力及橋樑結構動力回響的差異及其影響機理；深入分析並提煉了近斷層地震動脈衝參數對深水橋墩、高樁基礎地震回響的影響規律；討論並揭示了地震動強度、入水深度等因素對大跨度深水斜拉橋地震行為及結構損傷的影響規律及作用機理；以輻射波浪理論和勢流體全數值算法為基礎，檢驗了Morison方程法等動水壓力計算的代表性既有方法在深水橋樑抗震計算中的適用性，界定了Morison方程法在地震作用下水中墩樁動力壓力計算中的適用範圍；基於輻射波浪理論，推導並回歸了適用於不同規格深水橋墩的動水壓力改進算法，其有效性、準確性得到檢驗；深入分析並揭示了強震下深水橋墩、群樁基礎的非線性力學行為及其失效機制；基於IDA技術和易損性分析方法，討論並對比了不同水深下大跨度深水剛構橋的機率性地震損傷特性。此外，還補充研究並總結了波浪、海流複雜環境下深水橋墩地震回響的主要影響參數及其作用規律。研究成果可為深水橋樑抗震設計理論與技術的完善提供參考，可供我國相關規範修編借鑑，可為庫區、跨海(江)深水橋樑工程的地震安全提供重要的理論保障和技術保障。 依託本項目，發表（含接收）學術論文15篇，其中SCI、EI期刊論文8篇；登記軟體著作權2項；培養畢業碩士生10名（其中優秀碩士論文2人），另新增招收博士生2名；參加國際學術會議10人次、國內學術會議3人次；論文榮獲2014年度恢先地震工程學優秀學術會議論文獎。
