自由表面波和水体压缩性对深水桥墩地震动水压力的影响

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1、第44卷第4期天津大学学报Vol.44No.42011年4月JournalofTianjinUniversityApr.2011▋自由表面波和水体压缩性对深水桥墩地震动水压力的影响1,21,2黄信，李忠献(1.天津大学建筑工程学院，天津300072；2.天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室，天津300072)摘要：地震时深水桥墩会受到动水压力作用，深入分析深水桥墩地震动水压力具有重要意义．基于辐射波浪理论建立深水桥墩地震动水压力计算公式，分析自由表面波和水体压缩性对动水压力的影响．研究表

2、明：自由表面波仅在荷载激励频率较低时影响水面附近的动水压力；水体压缩性仅在荷载激励频率较高时影响动水压力．因此，在长大桥梁地震灾变过程模拟中可忽略自由表面波和水体压缩性对深水桥墩地震动水压力的影响．关键词：深水桥墩；地震动水压力；自由表面波；水体压缩性；辐射波浪理论中图分类号：U442.5文献标志码：A文章编号：0493-2137(2011)04-0319-05InfluenceofFreeSurfaceWaveandWaterCompressibilityonEarthquakeInducedH

3、ydrodynamicPressureofBridgePierinDeepWater1,21,2HUANGXin，LIZhong-xian(1.SchoolofCivilEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2.KeyLaboratoryofCoastCivilStructureSafetyofMinistryofEducation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Hydro

4、dynamicpressureisappliedtobridgepierindeepwaterunderearthquakeexcitation.Itisofgreatsignificancetoanalyzeearthquakeinducedhydrodynamicpressureofbridgepierindeepwater.Earthquake-inducedhydrodynamicpressureformularywasestablishedusingradiationwavetheory

5、.Theinfluenceoffreesurfacewaveandwatercompressibilityonhydrodynamicpressureofbridgepierwasstudied.Theresultsindicatethatfreesurfacewavewillonlyinfluencehydrodynamicpressureinthevicinityofwatersurfaceunderlow-frequencyloadexcitation.Watercompressibilit

6、yonlyhasaneffectonhydrodynamicpressureunderhigh-frequencyloadexcitation.Inconclusion，theinfluenceoffreesurfacewaveandwatercompressibilityonearthquakeinducedhydrodynamicpressurecanbeignoredinearthquakehazardsimulationoflongandhugebridge.Keywords：bridge

7、pierindeepwater；earthquakeinducedhydrodynamicpressure；freesurfacewave；watercom-pressibility；radiationwavetheory深水桥梁的地震响应分析需要考虑水体和桥墩单的桥墩结构进行分析，同时由于桥墩按悬臂梁进行的动力相互作用，流体与结构相互作用分析方法主要处理，所以不能考虑桥梁上部结构对桥墩的影响．数[1-2][3-5][6-8]有解析法、数值法和混合法．解析法是先求值法主要是利用有限元法或边界元法进

8、行求解．有得桥墩所受的地震动水压力解析解，然后将动水压力限元法将水体和结构均采用有限元进行离散，根据单代入桥墩结构的振动方程，从而对桥墩结构进行动水元的目标函数不同可以分为3类，即欧拉法、拉格朗压力作用下的地震响应分析，其中桥墩结构的振动方日法和任意拉格朗日-欧拉法，然而由于水体和结构程采用剪切梁或弯曲梁的振动方程；解析法仅能对简计算自由度较大，对计算机性能要求高、计算效率低．收稿日期：2010-07-22；修回日期：2010-09-02.基金项目：国家自然科学基金重大研究计划重点