动水压力作用对深水桥墩地震响应的影响

地震激励下水与桥墩的相互作用会对桥墩产生动水压力,本文研究动水压力作用对深水桥墩地震响应的影响,对提高深水桥墩长大桥梁的抗震安全性尤为重要。分别采用Morison方程和辐射波浪理论,建立了动水压力计算方法,分析了动水压力作用对桥墩地震响应的影响,并比较了两种方法计算的动水压力对桥墩地震响应影响的差异;分析了考虑土-结构相互作用时以及双向地震作用下动水压力作用对桩基桥墩地震响应的影响。研究表明:动水压力作用不仅会改变桥墩的动力特性,而且会增大桥墩的地震响应,其影响随相对水深的增大而增强;当桥墩迎水面宽度较大时,采用Morison方程计算的动水压力对桥墩地震响应的影响明显大于采用辐射波浪理论计算动水压力的影响;考虑土-结构相互作用会降低动水压力对桥墩地震响应的影响,但其影响仍不容忽视;考虑双向地震作用会加剧动水压力对桥墩地震响应的影响。由此得出结论,在深水桥墩长大桥梁的抗震分析中,需考虑动水压力作用对桥墩地震响应的影响。     

不同环境荷载激励下考虑流固耦合效应的深水桥墩响应分析

为探讨不同环境荷载组合激励下,动水压力对深水桥墩结构响应的影响程度,本文基于非线性Morision方程,同时考虑附加质量效应和流固耦合效应,对深水桥墩结构在波浪、冰荷载和地震3种环境荷载单独作用下,以及不同组合形式共同作用下的结构响应进行数值分析.计算结果表明:结构各项参数,包括长细比、墩高以及水深都将会对动水压力影响...     

考虑潮位及动水压力影响的在役海上风电塔地震响应分析

为了准确评价潮间带海上在役风电塔结构在地震作用下的动力特性,以某1 000 MW近海及潮间带风电场的风电塔为研究对象,考虑潮位和动水压力影响,对其进行了地震响应分析。基于附加质量法建立了风电塔有限元模型, 对平均水深条件和极端高潮位条件下的风电塔结构进行了动力分析,并研究了冲刷效应影响下风电塔结构的自振特性。结果表明:仅考虑潮位变化引起的动水压力对结构的动力响应影响并不大,各项动力性能指标变化均在5%以内;冲刷导致的海床上覆土层的变化将影响到结构的自振周期,进而可能导致风电塔附加振动。     

基于附加质量法的桥墩地震动水压力分析与实例研究

以南京长江三桥南墩为分析对象基于附加质量法对地震动水压力下大跨度桥梁深水基础的动力特性进行分析:包括墩自振特性的研究、墩顶部位移和加速度时程分析以及动水压力沿深水桥墩高程的分布情况,并将结果与南京长江三桥南墩振动台试验结果进行比较。为验证附加质量法的计算结果,建立包含水体的有限元计算模型,对动水压力的影响进行分析。结果表明动水压力对桥梁的动力特性有较大的影响:从动水压力数值上看,随着水深增大动水压力值呈二次抛物线形式增加;就动水压力对墩位移和加速度的影响而言,附加质量法与有限元模拟方法的结果基本吻合。     

重力坝底孔坝段动力响应研究

以龙滩水电站大孔口底孔坝段为研究对象,建立三维有限元模型。基于ABAQUS用户子程序UEL成功地开发4节点单自由度用户单元,较好地模拟动水压力与大坝的相互作用,完成底孔进水口及底孔出口明渠导墙的动力特性分析,总结主振型规律,讨论动水压力附加质量对结构自振特性的影响。结果表明:在研究坝体地震响应分析时,应主要研究顺河水平向和竖向地震作用响应,内水模型对自振频率影响甚微,计算时可以不考虑内水压力附加质量。     

近场地震作用下深水桥墩的地震响应分析

近场地震以具有较大的PGV／PGA值及明显的速度脉冲为主要特征,本文分析了不同类型的近场地震对深水桥墩地震响应的影响;采用Morison方程的基本理论,将水视为附加质量,利用有限元方法来分析动水压力对深水桥墩地震响应的影响。通过计算分析得出：具有较大PGV／PGA值的近场地震波会引起桥墩结构较大的地震响应;动水压力对桥墩结构的地震响应有显著的影响,同时近场地震的速度脉冲效应会进一步增大动水压力对深水桥墩地震响应的影响;在矩形深水桥墩设计中,要考虑截面形状效应的影响,选择合适的D／B值。     

核电工程环形水箱动力分析的附加质量法比较研究

以第三代核电站中环形重力排水箱结构地震作用下的动力反应为研究对象,拟提出一种计算精度较高、实现较为便捷的适用于环形容器的附加质量动力分析方法。根据Housner附加质量理论,改进了适用于环形储液容器的附加质量分布模型。在ANSYS有限元软件中实现了基于该分布模型的改进附加质量法的建模与计算。以能够考虑流体-结构相互作用的流-固耦合有限元法计算结果为基准,对比分析了改进的附加质量法、工程界常用的60%和100%均布附加质量法的适用性及在模态分析、动力时程分析中的计算精度。研究结果表明:改进的附加质量法在不同地震动、模型尺寸、储液率情况下对于结构振动频率、变形和内力均有较高的计算精度,可用于环形水箱结构的实际工程分析;60%均布附加质量法的计算精度略低于改进的附加质量法,且计算精度易受模型尺寸影响,但此附加质量分布形式简单,易于实现,能够满足工程应用需求;100%均布附加质量法过高估计了结构变形和结构内力,且计算误差受模型尺寸影响较大,计算精度较差。研究结果可为环形容器附加质量法在工程中的应用提供借鉴。     

深水高墩桥梁的地震响应分析

通过对Morison方程和各种规范规定的动水计算方法的比较,最后选择在Morison方程的基础上,用附加质量考虑水的影响,计算深水桥墩的地震响应,得出矩形深水墩动水作用下桥梁地震反应,为进一步分析墩体遭地震破坏形式及破坏程度提供可靠数据保证。     

考虑动水压力作用影响的矩形深水桥墩地震响应分析

基于Morison方程法,采用附加质量考虑动水压力的影响研究在动水压力作用影响下,矩形实体桥墩与空心桥墩的自振特性和地震响应峰值随水深的变化规律。结果表明:桥墩入水深度、迎水面越大,动水压力作用使其自振频率折减越大,且相对于实体桥墩而言,空心桥墩自振特性改变更大。随着水深的增加,动水压力对桥墩地震响应的影响也增大,顺桥向(迎水面大)地震响应峰值增大幅度大于横桥向(迎水面小),其最大差值约达150%;空心桥墩地震响应峰值增大幅度大于实体桥墩,其最大差值约70%。     

波流影响下库区深水高墩连续刚构桥地震响应研究

文章为研究波流作用对深水桥梁全桥体系地震响应的影响,建立波流环境下深水高墩桥梁地震响应分析方法。以某库区深水高墩连续刚构桥为研究对象,采用有限元软件USFOS建立全桥体系三维数值模型,探讨了波流参数(波高、波浪周期、流速和水深)对桥梁主墩与边墩墩身弯矩幅值分布的影响。研究结果表明:各波流参数对深水连续刚构桥主墩与边墩地震响应的影响是不一致的,并且这种影响程度与地震动频谱特性及桥梁构造的不规则性密切相关,其中,主墩受影响程度更为剧烈;随着波高或流速的增大,边墩整体墩身地震响应逐渐增大,主墩墩顶附近区域地震响应几乎不变,但主墩墩底附近区域地震响应会显著增大;波浪周期增长或者水深的增大,可能会增大或者减小主、边墩地震响应,呈现不规则性,在工程设计中应谨慎考虑。     

动水对斜拉桥结构动力响应影响研究

深水大跨径斜拉桥在地震荷载作用下,桥梁水下部分与周围水体之间相互作用必然导致斜拉桥受到水体运动产生的动水力的作用。在已有Morison动水理论的基础上提出了一种适用于深水大跨径斜拉桥动力时程反应分析的动水力简便计算方法,并应用于南京长江第三大桥,分析了动水对斜拉桥结构的动力特性和地震反应的影响。研究发现:水与斜拉桥下部结构相互作用会使斜拉桥自振频率有所减小,其中第一阶自振频率相对无水时减小了8.24%;地震作用下动水对斜拉桥结构各个构件地震动力反应都有显著的影响,使主梁弯矩最多增大了7.73%,最不利桩位底部弯矩增大了14.22%。在深水斜拉桥结构进行抗震设计中,动水对斜拉桥动力响应的影响不容忽略。     

考虑结构自重影响水下隧道通风竖井的水平振动特性研究

在地震荷载下,竖井与围岩土水介质之间的动力相互作用是一个复杂的多场耦合问题。基于 Winkler 弹性地基梁理论,以附加质量的形式考虑动水压力,将土体视为支撑结构的弹性地基,通过建立欧拉梁挠曲控制微分方程,并借助传递矩阵法求解沿隧道轴向水平地震作用下竖井的内力与变形。通过与整体系统的 ANSYS 计算结果对比可知,所提出的模型与计算方法能够较好地模拟软土地基中竖井的动力特性。最后,对隧道与竖井接头刚度、自重影响下结构动内力沿竖井壁面的变化规律进行分析,由计算结果可知：改变接头的连接刚度能显著降低结构内力,提高结构安全度;对于大断面竖井的振动特性,自重影响显著,工程抗震设计中应该予以重视。     

车辆模型对车桥耦合振动影响分析

车桥振动问题是车辆和桥梁两个动力系统耦合振动的问题,为把握桥梁结构动力响应特性,须研究不同车辆模型对桥梁结构动力响应的影响。本文基于车桥耦合振动原理,采用Matlab语言编制了车桥耦合振动专用程序。采用该程序对一座简支梁桥的动力响应进行了分析,对不同车辆模型作用下的计算结果进行了比较,结果表明不同车辆模型对桥梁的动力响应存在差异,且对不同动力响应的影响程度也不同。     

考虑波浪作用下的深水桥墩地震响应分析

跨海深水桥梁会受到地震和波浪的共同作用,研究地震和波浪共同作用下的深水桥梁动力响应问题具有非常重要的意义,并且该问题一直没有得到很好解决。本文以某典型深水桥墩为例,研究波浪作用对深水桥墩地震响应的影响。首先建立了考虑波浪作用下的深水桥墩地震响应分析方法,然后针对仅地震作用、仅波浪作用、同时考虑波浪作用下的地震作用3种情况对该桥墩进行动力响应分析。分析结果表明,动水压力增大了深水桥墩的地震响应,其影响程度与输入地震波的频谱特性有关;波浪响应值比地震响应值小;但考虑波浪作用前后的桥墩地震响应值变化较大,考虑地震作用下的深水桥墩地震响应不是两者独立作用下动力响应简单的叠加。     

地震作用下桥梁结构-水相互作用分析

采用动水附加质量的方法计算地震作用下深水高桩承台体系桥梁的结构-水相互作用。采用附加质量和阻尼系数矩阵的解析解来求解承台上的动水力;单桩的附加质量采用莫里森方程求解,并用群桩系数修正群桩体系中各单桩的附加质量。最后通过一个实桥的算例阐述了考虑结构-水相互作用的动水效应计算方法。     

基于流体单元法的深水圆端型空心桥墩地震响应分析

基于势流体理论建立考虑墩-水相互作用的深水圆端型空心桥墩三维有限元模型。分析桥墩考虑内域水、外域水及同时计入内、外域水时,不同水位下的动水效应对桥墩自振频率及动力响应的影响,并讨论桥墩壁厚不同时,内域水、外域水及同时考虑内、外域水作用对桥墩地震响应的影响规律。研究表明:动水效应使桥墩的自振频率下降,桥墩的动力响应和墩顶位移明显增大,且同时计入内、外域水的影响最大;桥墩的壁厚越薄,内域水和外域水及同时考虑内、外域水对桥墩地震响应的影响均会增大,三者相比,壁厚对考虑内域水作用的空心桥墩地震响应的影响最大;内域水对桥墩地震响应的影响不可忽略,建议在计算中同时计入内外域水的影响。     

深水多塔斜拉桥地震动水效应分析

地震荷载作用下,深水多塔斜拉桥的桥墩水下部分与周围水体之间相互作用会导致斜拉桥受到水体运动产生的动水压力的作用。为了解动水对其地震响应的影响规律,基于Morison方程,采用附加质量法来考虑地震动水压力对桥梁水下部位的作用。以某六塔斜拉桥为研究对象,分析了动水压力对多塔斜拉桥墩身内力反应的影响,同时还探讨了在不同地震波作用下水位对多塔斜拉桥地震响应的影响。研究结果表明,地震动水压力对墩身的弯矩和剪力均有一定的影响;水位对各墩底内力的动水效应系数的影响程度与地震波的频谱特性有关;总体上,地震动水压力对各墩底内力的影响随水位的上升而增加。对于深水多塔斜拉桥的抗震设计,考虑动水压力的影响以及水位的变化是有必要的。     

地震作用下桥墩非竖直棱面动水应力分析

本文将桥墩动水应力计算从竖直棱面形式扩展到非竖直棱面形式。基于线性辐射波浪理论,建立桥墩非竖直棱面流体运动控制方程;通过坐标系转换,建立流体与结构的速度连续边界条件;用变量分离法推导流体速度势函数,得到该类桥墩棱面由桥墩刚体运动和弹性振动引起的附加动水应力,以及单位高度、单位宽度附加质量,并计算了不同倾斜角度棱面的单位高度、单位宽度附加质量,对比分析表明角度对动水应力影响较小。在非竖直棱面动水应力理论探讨中,有必要考虑角度的影响,而在工程应用中,可用竖直棱面桥墩动水应力的计算方法近似计算非竖直棱面桥墩动水应力。     

大跨高墩城市轨道交通斜拉桥动力特性及抗风性能

以大跨高墩城市轨道交通斜拉桥的3种桥型方案为工程背景,分别建立空间有限元模型,并进行结构的动力特性计算,对其自振频率和振型特点进行对比分析;基于自主研究开发的桥梁结构分析软件BANSYS,利用二维平面流场理论和多模态耦合振动分析的方法,对大跨高墩城市轨道交通斜拉桥结构在静风荷载下的稳定性和由脉动风引起的抖振位移及抖振内力进行了对比分析。结果表明:大跨高墩城市轨道交通斜拉桥结构整体较柔,各方案之间因结构差异导致的动力特性和风致响应的差别不容忽视。     

动水压力对高桩承台桥梁地震反应的影响

以各国规范提供的公式和Morison方程计算动水压力,在不同水深和不同地震动作用条件下分析动水压力对桥梁地震反应的影响,并以五〇四厂黄河大桥为工程实例建立其有限元模型,进行反应谱和线性时程反应分析。结果表明水的存在对桥梁动力特性和地震反应的影响较大,因此在进行桥梁抗震设计时有必要考虑动水压力的影响。