深水高桩基础桥梁地震水动力效应分析

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1、万方数据第39卷第5期2011年5月同济大学学报(自然科学版)J0【瓜NAI．OFTONGJIUNlVEIlsITY(NATURALSCIENCE)V01．39No．5May．2011文章编号：0253—374X(2011)05-0650．06DOI：10．3969／j．issn．0253·374x．2011．05．005深水高桩基础桥梁地震水动力效应分析王君杰，赖伟，胡世德(同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092)摘要：针对我国深水桥梁建设中广泛采用大型群桩基础的现实情况，为满足深水桥梁抗震分析和抗震

2、设计的需求，进行了深水高桩基础桥梁地震动水力效应的研究．将深水高桩基础的承台理想化为一个浸入水中的截断圆柱体，建立了截断圆柱体的地震动水压等效附加质量与等效附加阻尼矩阵的计算方法，提出了非圆柱体等效为圆柱体的近似处理方法．在频域建立了深水高桩基础桥梁考虑动水力效应的地震振动方程．运用所提出的方法完成了有限元程序编制，并对一座跨海峡大桥进行了地震反应计算．结果表明，地震动水力效应对深水高桩基础桥梁的地震反应有重要影响，因计算的反应量不同，可能使地震反应增大，也可能使地震反应减小，影响幅度可达20％以上．关键词：桥梁；深

3、水高桩基础；地震反应；动水力效应中图分类号：TU311．3文献标识码：ASeismicHydrodynamicEffectsonGroup-pileFoundationswithCapsMergedinWaterWANGJunZe。LUWei，删鼬娩(StateKeyLal帕tatoryforDisasterReductionofCivilEngineering．TongjiUniversity，Shangllai200092，China)Abstract：Tomeettheseismicdesigndemandso

4、fbridgesindeepwaterinc11ina．allinvestigationwasmadeintothehydrodynamiceffectsonseismicresponse0fbridges．1rllecapofgroup-pilefoundat．ionwasidealizedasatruncatedcylinderatfirst。andtheoreticalsoludonsoftheaddedmassmatrixandtheaddeddampingmatrixforthetruncatedcylin

5、derweredeveloped．Approximatemethodswereproposedtoobtaintheaddedmassmatrixandtheaddeddampingmatrixforthetruncatedprism丽tIlarbitrarysectionbymodifyingtheonesfortruncatedcylinder．1rt虻seismicmotionequationwasdevelopedforbridges砸tllgroup-pilefoundationindeepwaterinf

6、requencydomain，andasoftwareWaScodedforthecomputationofsemmicrespo雠ofbridgesindeepwater．11七seismicresponsesofabridgewereobtainedbytheproposedmethodsandthesoftware．n圯resultsshowthatthehydrodynamiceffectsmayincreaseordecreasetheseismicresponsebyapercentageof±20％．K

7、eywords：bridge；group-pilefoundation；seismicresponse；seismichydrodynamiceffect随着世界经济的不断发展，世界各国都在致力于建立更加快速、便捷的陆路交通网络．为了跨越宽阔的水面，桥梁在朝着更大跨度发展的同时，也出现了越来越多的深水桥梁，即部分桥墩和基础位于深水中的桥梁．深水桥梁主要包括3类．第1类是修建在较大水深河流上的桥梁．如长江上的南京三桥、苏通公路大桥等；第2类是跨海湾(峡)桥梁，如东海大桥、杭州湾大桥等．第3类是位于水库内的桥梁．受水库蓄

8、水的影响，这类桥梁的桥墩往往淹没在很深的水中，如奉节长江公路大桥、庙子坪山岷江大桥；深水桥梁的设计、施工和运营中都面临很多不同于陆地桥梁的特殊问题，其中之一是水的存在对桥梁地震安全的影响．对于深水桥梁，其地震反应的预测应当考虑水的影响．国际上，上世纪70年代对结构的地震动水力效应进行了一系列研究工作[卜31．在我国，较早的桥梁水动力研究始于19