發(fā)布時間：2021-10-28 15:36

　　隨著我國基礎建設重心逐步往西部地區(qū)推進,許多跨越山區(qū)谷地、大壩水庫的深水橋梁已經(jīng)建成或已在建;而我國西部因為山高水急、處于地震帶等較差的地理條件,導致該區(qū)域深水橋梁的設計處于困難與挑戰(zhàn)并存的境地。近些年針對流固耦合的研究表明,水的作用會對結(jié)構的地震響應帶來不可忽視的影響,然而國際上針對深水橋梁的流固耦合抗震研究不多,我國在該方面的研究更是處于初級階段。面對該事實,本文結(jié)合已有研究基礎,先對流固耦合作用下深水橋梁空心高墩結(jié)構進行了試驗及數(shù)值模擬分析;然后,在試驗及數(shù)值結(jié)果的基礎上,進行大跨度深水高墩橋梁的流固耦合抗震分析、流固耦合碰撞及流固耦合墩柱非線性地震響應分析,得到流固耦合效應影響下,結(jié)構地震響應的一般性變化規(guī)律。本文的主要研究工作如下所述:（1）總結(jié)深水橋梁的流固耦合問題研究現(xiàn)狀,了解大跨橋梁的碰撞效應及墩體非線性狀態(tài)下的地震響應研究,對本文研究內(nèi)容進行深入分析和嘗試,為進一步的研究工作打好基礎。（2）設計水箱以及群樁基礎-空心高墩結(jié)構試驗模型,進行深水空心墩縮尺模型的水箱模態(tài)試驗;考慮僅外水、僅內(nèi)水、內(nèi)外水三種工況并考慮墩頂質(zhì)量0kg、11.4kg、23.4kg及31.7kg,... 

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

地震中受損的橋梁

10全橋結(jié)構在考慮墩底屈服情況下地震響應隨水位的變化規(guī)律。第6章：對全文所做工作進行總結(jié)，歸納工作中所得到的一般性結(jié)論，并對研究中的不足之處進行展望，期望在未來的研究中能夠完善本次的研究工作，為大跨深水高墩橋梁的抗震設計做出貢獻。1.5技術路線本文采取試驗測試與數(shù)值分析相驗證的方法，先對單墩結(jié)構進行試驗測試與數(shù)值分析，通過兩者相互驗證確定數(shù)值方法的可靠性，進而在驗證基礎上通過完全數(shù)值的方法展開全橋流固耦合及流固耦合非線性分析，本文的研究路線和流程具體如圖1.2所示：單墩結(jié)構試驗與數(shù)值分析空心墩空心墩水箱模態(tài)試驗空心墩數(shù)值模擬分析驗證單墩結(jié)構在不同水深下流固耦合動力特性變化規(guī)律地震作用下全橋流固耦合碰撞效應分析全橋碰撞地震響應分析全橋流固耦合碰撞地震響應分析全橋在流固耦合碰撞作用下地震響應隨水位變化規(guī)律地震作用下全橋流固耦合墩體非線性分析單墩流固耦合非線性地震響應分析全橋流固耦合非線性地震響應分析全橋在墩柱非線性情況下流固耦合地震響應隨水位變化規(guī)律流固耦合作用對橋梁動力響應影響的一般規(guī)律動力響應分析動力特性分析深水高墩橋梁流固耦合動力響應分析彈性狀態(tài)下深水橋梁流固耦合效應分析非線性狀態(tài)下流固耦合效應分析圖1.2研究流程圖

13力特性不產(chǎn)生影響，具體分析見2.5.2節(jié)。最終確定的尺寸為：箱底長1.8m，寬1.4m；箱頂長2.4m，寬1.4m；水箱高度為1.8m。水箱整體呈現(xiàn)倒梯臺結(jié)構，傾斜角為80°，取該形式的結(jié)構是考慮反射波對結(jié)構的影響，張詳和朱士東針對波浪反射系數(shù)的研究表明[86]，通過設置坡度比，可有效減小波浪反射影響。（a）水箱正視圖（b）水箱三維圖圖2.1水箱結(jié)構外觀情況水箱四周采用6mm厚的鋼板焊接，箱底則采用22mm厚的鋼板焊接；為保證水箱的剛度，水箱四周以及底部均布置網(wǎng)狀加勁肋進行加勁處理，加勁肋與底板、側(cè)板均采用雙面連續(xù)焊接，并且箱底外側(cè)還焊接了兩根I16的標準工字鋼，該工字鋼用于與水箱底座混凝土基坑連接，工字鋼埋入基坑內(nèi)的高度為90mm。鋼材均采用密度為7850kg/m3，彈性模量為210GPa的Q235鋼材。水箱內(nèi)部如圖2.2所示，水箱底部焊接了一塊鋼板，鋼板上預制了12個螺栓，期望通過螺栓連接固定試驗模型并方便模型的拆卸；鋼板長0.5m×寬0.4m×厚0.04m，通過單面連續(xù)焊接于水箱底板上。水箱內(nèi)部的焊接縫盡量光滑，最大程度規(guī)避焊接缺陷對試驗結(jié)果造成的影響。在水箱的外側(cè)板底部設計一排水閥門，該閥門用于控制水箱中的水位，并可以將滿水狀態(tài)下的水箱在30分鐘內(nèi)排荊水箱內(nèi)部及外部用防腐油漆噴涂，防止水將箱體銹蝕而影響其剛度。（a）水箱內(nèi)部一覽（b）結(jié)構尺寸圖圖2.2水箱內(nèi)部情況

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]深水高樁承臺基礎地震動水效應數(shù)值解析混合算法[J]. 魏凱,袁萬城.  同濟大學學報(自然科學版). 2013(03)
[4]深水橋梁墩-水耦合作用計算模式對比研究[J]. 楊萬理,李喬.  世界橋梁. 2012(02)
[5]鋼筋混凝土墩柱等效塑性鉸長度研究[J]. 孫治國,王東升,郭迅,李曉莉.  中國公路學報. 2011(05)
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[7]纖維模型中非線性剪切效應的模擬方法及校核[J]. 楊紅,張睿,臧登科,豆德勝.  四川大學學報(工程科學版). 2011(01)
[8]考慮水作用的橋墩自振特性計算方法對比分析[J]. 楊吉新,黨慧慧,雷凡.  世界地震工程. 2010(03)
[9]干接縫節(jié)段拼裝橋墩集中塑性鉸模型的地震響應分析[J]. 葛繼平,王志強.  工程力學. 2010(08)
[10]水下橋墩結(jié)構的振動分析[J]. 楊吉新,雷凡,李昆.  世界橋梁. 2009(03)

博士論文
[1]深水橋梁動水壓力分析方法研究[D]. 楊萬理.西南交通大學 2012

碩士論文
[1]考慮墩—水耦合作用的橋梁地震反應分析[D]. 葉建.中國地震局工程力學研究所 2013
[2]橋墩與河水流固耦合振動分析[D]. 張敏.大連交通大學 2006



本文編號：3463009