地震及波浪作用下深水悬索桥动力响应分析

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1、中图分类号：U448单位代码：10425学号：S12060758地震及波浪作用下深水悬索桥动力响应分析TheDynamicResponseAnalysisofDeep-waterSuspensionBridgeunderEarthquakeandWave青岛市科技项目（KJZD-12-64-jch）资助学科专业：土木工程研究方向：岩土工程作者姓名：阮东华指导教师：张艳美副教授张媛副教授二〇一五年五月TheDynamicResponseAnalysisofDeep-waterSuspensionBridgeunderEar

2、thquakeandWaveAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：RuanDonghuaSupervisor：Prof.ZhangYanmeiProf.ZhangYuanCollegeofPipelineandCivilEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)摘要目前国内外已经建成了很多大规模深水桥梁。地震发生时，深水桥墩在水中承受的动水压力可能会使下部结构甚至整个桥梁出现结构破坏。为了确保深水桥梁的安全性，有必

3、要对深水桥梁的动力特性进行深入研究。本文以青岛海湾大桥为例，考虑了地震的一致激励和行波效应，对地震及波浪作用下深水悬索桥进行动力响应分析。主要内容如下：(1)用MIDAS/CIVIL2012软件建立青岛海湾大桥有限元模型，对桥梁进行模态分析，选取了El-Centro波、Taft波和一条人工波来进行一致激励和行波效应下的地震响应的分析，分析了行波效应对桥梁结构位移和内力的影响。对于节点位移，塔顶位移受视波速的影响最为突出；对于单元内力，视波速在一定范围内，行波效应会使桥梁的内力增大，视波速为2000m/s时行波效应对主缆、

4、吊索、加劲梁和索塔内力影响较其他视波速小。(2)采用附加质量法建立桥梁有限元模型，并进行了模态分析，对比了有水和无水条件下桥梁的自振频率和振型特征；采用线性波浪理论和Morison方程，运用Matlab编程，求得规则波浪荷载；分析了地震和波浪同时作用下动水压力和行波效应对其位移和内力的影响。结果表明，在视波速为2000m/s时，动水压力对桥梁地震响应的影响最大；动水压力的影响具有一定的波动性，对不同的节点可能起到增大作用也可能为减小作用。(3)以P-M谱为靶谱，运用Matlab进行随机波浪的数值模拟，利用得到的随机波浪荷

5、载进行青岛海湾大桥在地震和波浪作用下的动力分析，与规则波作用时的结果对比后得出随机波浪荷载对其位移和内力的影响。在大部分工况下，考虑随机波作用时得到的结果与考虑规则波时基本相同，随机波的影响系数较小。但是在某些工况下，随机波的影响系数会较大。关键词：波浪作用，行波效应，动力响应，随机波浪iTheDynamicResponseAnalysisofDeep-waterSuspensionBridgeunderEarthquakeandWaveRuanDonghua（GeotechnicalEngineering）Direct

6、edbyProf.ZhangYanmeiandProf.ZhangYuanAbstractNowalotoflarge-scaledeep-waterbridgeshavebeenbuiltathomeandabroad.Whentheearthquakehappens,thedynamicwaterpressureondeep-waterpierscouldmakethesubstructureoreventhewholebridgedamage.Inordertoensurethesafetyofthedeep-wa

7、terbridge,itisnecessarytomakefurtherresearchonthedynamiccharacteristicsofdeep-waterbridge.ThispapertakesQingdaobaybridgeasanexample.Consideringtheuniformexcitationandtravelingwaveeffectoftheinputseismicwave,thedynamicresponseofdeep-watersuspensionbridgeunderearth

8、quakeandwaveisanalyzed.Maincontentsareasfollows:(1)UsingMIDAS/CIVIL2012,Qingdaobaybridgefiniteelementmodelisestablished.Themodalanalysisiscarriedout.El-Centrow