本文關(guān)鍵詞：考慮墩—水相互作用下的深水空心橋墩地震響應(yīng)分析

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【摘要】：經(jīng)濟(jì)的快速增長促進(jìn)了交通事業(yè)的發(fā)展,國內(nèi)已建設(shè)了大量的跨江跨海橋梁,橋墩處在水深之中,地震災(zāi)害發(fā)生時,橋墩的水下部分將與水產(chǎn)生相互作用。這種相互作用不僅會改變橋梁的自振特性,而且會影響橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng),因此,墩—水耦合作用是深水橋梁地震設(shè)計(jì)中必須要考慮的問題。從目前的深水橋墩抗震研究的文獻(xiàn)來看,大部分研究的是實(shí)心橋墩結(jié)構(gòu),對于空心橋墩的計(jì)算理論及地震響應(yīng)特性的研究較少。本文基于當(dāng)前關(guān)于水與結(jié)構(gòu)相互作用的計(jì)算理論和分析方法,考慮了橋墩的壁厚和入水深度的影響,主要內(nèi)容及結(jié)論包括:1.介紹了深水橋墩地震響應(yīng)數(shù)值模型建立需要解決的關(guān)鍵問題及地震波的選取,并分別介紹了基于勢流體方法和Morison方程法考慮動水效應(yīng)的三維數(shù)值分析模型的建立。2.基于流體單元法計(jì)算了考慮內(nèi)域水、外域水及同時計(jì)入內(nèi)、外域水作用對深水橋墩地震響應(yīng)的影響。計(jì)算結(jié)果表明:水的存在不僅會改變橋墩的自振特性,使橋墩的自振頻率下降,而且會改變橋墩的動力響應(yīng);橋墩處在同一水深工況下,同時計(jì)入內(nèi)、外域水對深水橋墩地震響應(yīng)的影響最大,只考慮內(nèi)域水作用對橋墩地震響應(yīng)的影響最小;空心橋墩的壁厚減小時,考慮內(nèi)域水、外域水及同時計(jì)入內(nèi)、外域水作用對深水橋墩地震響應(yīng)的影響均會得到不同程度的增大,且只考慮內(nèi)域水作用的深水橋墩所受影響最大,同時計(jì)入內(nèi)、外域水作用的深水橋墩所受影響次之。3.基于本文采用的Morison方程法、相關(guān)文獻(xiàn)方法以及基于流體單元法對不同水深的圓形實(shí)心橋墩進(jìn)行了地震響應(yīng)分析,比較了三種方法的差異,以流體單元法的計(jì)算結(jié)果為參考,驗(yàn)證了本文方法具有良好的計(jì)算精度。并采用本文方法與流體單元法對考慮外域水作用的深水空心橋墩進(jìn)行了自振特性分析和動力響應(yīng)分析,計(jì)算結(jié)果表明本文方法可以用于求解外域水對空心橋墩地震響應(yīng)的影響,具有良好的計(jì)算精度。
【關(guān)鍵詞】：Morison方程 流固耦合 深水橋墩 自振特性 地震響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究的背景和意義8-9
• 1.1.1 課題來源8
• 1.1.2 課題研究的背景和意義8-9
• 1.2 水與結(jié)構(gòu)相互作用研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 解析法10
• 1.2.2 數(shù)值方法10-11
• 1.2.3 半數(shù)值半解析法11-12
• 1.2.4 存在的問題12
• 1.3 本文的研究內(nèi)容12-14
• 第二章 深水空心橋墩三維數(shù)值分析模型的建立14-23
• 2.1 深水橋墩地震響應(yīng)數(shù)值模型的關(guān)鍵問題14-17
• 2.1.1 模型單元的選擇14
• 2.1.2 水域范圍的選取14
• 2.1.3 邊界條件的設(shè)定14
• 2.1.4 單元網(wǎng)格尺寸的確定14-15
• 2.1.5 結(jié)構(gòu)阻尼的調(diào)取15
• 2.1.6 地震波的選擇15-17
• 2.2 基于勢流體理論的深水圓端型空心橋墩三維數(shù)值分析模型17-20
• 2.2.1 基本假設(shè)17
• 2.2.2 計(jì)算模型17-20
• 2.3 基于Morison方程的深水空心橋墩三維數(shù)值分析模型20-22
• 2.3.1 基本假設(shè)20
• 2.3.2 計(jì)算模型20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 基于勢流體理論的深水圓端型空心橋墩的地震響應(yīng)分析23-51
• 3.1 外域水對橋墩地震響應(yīng)的影響23-32
• 3.1.1 自振頻率分析23-27
• 3.1.2 地震響應(yīng)分析27-32
• 3.2 內(nèi)域水對橋墩地震響應(yīng)的影響32-41
• 3.2.1 自振頻率分析32-37
• 3.2.2 地震響應(yīng)分析37-41
• 3.3 同時考慮內(nèi)、外域水對橋墩地震響應(yīng)的影響41-50
• 3.3.1 自振頻率分析41-45
• 3.3.2 地震響應(yīng)分析45-50
• 本章小結(jié)50-51
• 第四章 基于Morison方程的深水圓形空心橋墩地震響應(yīng)分析51-63
• 4.1 基于Morison方程法和流體單元法的深水橋墩地震響應(yīng)分析51-55
• 4.1.1 水深對橋墩地震響應(yīng)的影響51-54
• 4.1.2 長細(xì)比對橋墩地震響應(yīng)的影響54-55
• 4.2 基于Morison方程法和流體單元法的深水空心橋墩地震響應(yīng)分析55-59
• 4.2.1 自振特性分析55-57
• 4.2.2 地震響應(yīng)分析57-59
• 4.3 壁厚對圓形空心橋墩地震響應(yīng)的影響59-62
• 4.3.1 最大墩底剪力的影響59-60
• 4.3.2 最大墩底彎矩的影響60-62
• 本章小結(jié)62-63
• 第5章 結(jié)論與建議63-65
• 5.1 結(jié)論63
• 5.2 展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-67
• 個人簡歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67-68
• 致謝68

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本文編號：594954