跨海桥梁高架桥墩风浪耦合作用试验及波浪力研究

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1、硕士学位论文跨海桥梁高架桥墩风浪耦合作用试验及波浪力研究EXPERIMENTONVIADUCTPIEROFCROSS-SEABRIDGEUNDERWIND-WAVEACTIONANDTHEWAVEFORCEINVESTIGATION陈洵哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TU364学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文跨海桥梁高架桥墩风浪耦合作用试验及波浪力研究硕士研究生：陈洵导师：郭安薪教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU364U

2、.D.C:624ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringEXPERIMENTONVIADUCTPIEROFCROSS-SEABRIDGEUNDERWIND-WAVEACTIONANDTHEWAVEFORCEINVESTIGATIONCandidate：ChenXunSupervisor：Prof.GuoAnxinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ArchitecturalandCivilEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeri

3、ngDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着我国基础设施建设的高速发展，日益繁忙的交通运输给沿海城市的跨海运输能力提出了更高的要求。跨海桥梁通常长达数十公里，其中通航桥为大跨度斜拉桥和悬索桥，而更多的是常规简支或连续高架桥。在海洋环境下，桥梁在服役过程中将遭受更为严苛的环境条件，尤其是风浪作用。在风荷载和波浪荷载的共同作用下，结构发生破坏将导致难以估计的巨大损失。随着我国大量跨海桥梁的新建，结构在风浪耦合作用下的动力响应问题日益

4、得到关注，但是国内外在相关领域的研究还极度缺乏。本文以我国规划建设的琼州海峡跨海通道的高架桥墩为研究对象，在风洞与浪槽实验室开展了风浪耦合作用下结构动力响应的试验研究。结构基于弹性试验方法进行设计，并对桥梁模型结构在风、波浪以及风浪耦合作用下的响应规律进行了试验探究，并在此基础上对大型桥墩的波浪力问题开展了理论分析和验证。本文的主要研究内容和成果如下：（1）针对所研究高架桥墩进行了模型设计、流场调试、测试系统安装和工况设计。在Froude相似准则的基础上，考虑弹性模型试验的几何相似、动力相似和运动相似，设计了几何相似比为1:60的高架桥墩模型；针对实验室试验装置的不足，进行了实验室的

5、改造和流场调试，并完成了试验模型和传感器的安装与调试以及试验工况设计。（2）开展了高架桥墩弹性模型在风、波浪和风浪耦合作用下的模型试验和数据分析。根据桥梁所处的海况条件以及相似准则，分别开展了模型结构在单独风和波浪荷载，以及在风浪耦合作用下的试验测试。基于测试数据，分析了模型结构在不同工况条件下的位移、加速度和基底弯矩和剪力等动力响应特征。研究结果表明波浪荷载是作用在结构上的主要荷载，风荷载对于墩顶位移占主导作用。（3）开展了高架桥墩的波浪力计算的理论研究。基于大尺度结构在波浪作用下的绕射理论，建立了该类结构的波浪力计算的理论方法，得到结构在波浪作用下的动力响应规律，并将试验所得的结

6、果与绕射理论所得的结果进行对比，对本次试验中结构在波浪作用下的动力响应进行了验证。关键词：高架桥墩；弹性模型；风浪耦合；动力响应；波浪力计算-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofcivilinfrastructuresconstructioninourcountry,thelargetrafficrequirementbringsforwardhighertransportationcapacityofthecoastalregion.Forthecoastalbridge,italwayshasthelengthofs

7、everalkilometers.Amongthem,themaincomponentsistheviaductbridgeswithsimple-supportorcontinuousstructuralformexceptthelong-spancable-stayedorsuspensionnavigationbridges.Inthemarineenvironments,thecoastalbridgewouldsustainmoreseveree