Morison方程法在深水橋梁地震響應(yīng)分析中的適用范圍研究.pdf

1、地震作用下，深水橋梁受力并產(chǎn)生變形的同時(shí)，周圍水體也參與了運(yùn)動(dòng)。水體運(yùn)動(dòng)以動(dòng)水力的形式反作用于橋墩，改變了橋梁的振動(dòng)狀態(tài)，對(duì)其地震響應(yīng)產(chǎn)生顯著影響。由于動(dòng)水力往往加劇結(jié)構(gòu)在地震中的破壞，因此動(dòng)水效應(yīng)是深水橋梁抗震設(shè)計(jì)必須要考慮的問題。在已有的針對(duì)動(dòng)水效應(yīng)的計(jì)算方法中，Morison方程法以物理概念清晰、簡(jiǎn)便實(shí)用等優(yōu)勢(shì)，得到國(guó)內(nèi)外規(guī)范及研究者們的廣泛采用。但由于其忽略了結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)對(duì)水體的影響，Morison方程法有一定的適用范圍，但至今為止

2、，仍未見有關(guān)地震問題中Morison方程適用范圍的定量研究。
　　針對(duì)Morison方程法在深水橋墩地震響應(yīng)分析中的適用范圍問題，本文以三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)（橋墩入水深度比、橋墩長(zhǎng)細(xì)比以及墩頂質(zhì)量與墩身質(zhì)量比）為控制變量進(jìn)行研究。
　　本文主要的研究?jī)?nèi)容如下:1）分別利用勢(shì)流體方法和Morison方程法考慮動(dòng)水效應(yīng)，分析深水橋墩的地震響應(yīng)，基本理清了三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)下動(dòng)水效應(yīng)對(duì)橋墩地震響應(yīng)影響的規(guī)律。2）對(duì)比不同參數(shù)下Morison方程

3、法和勢(shì)流體方法模態(tài)分析及動(dòng)力響應(yīng)分析結(jié)果的差異。以Morison方程法相對(duì)勢(shì)流體方法結(jié)果的誤差大小為標(biāo)準(zhǔn)，界定Morison方程法在深水橋墩地震響應(yīng)分析中的適用范圍。3）對(duì)比簡(jiǎn)諧荷載與地震動(dòng)荷載下Morison方程法與勢(shì)流體方法計(jì)算結(jié)果的差異，驗(yàn)證不同荷載形式對(duì)Morison方程法適用范圍的影響;引入單質(zhì)點(diǎn)模型體系，從頻譜特性的角度解釋了有水單墩地震響應(yīng)小于無(wú)水單墩地震響應(yīng)的的現(xiàn)象;以及對(duì)比分析近、遠(yuǎn)場(chǎng)地震對(duì)Morison方程法動(dòng)力響應(yīng)

4、結(jié)果的影響。
　　經(jīng)過(guò)上述研究，得到以下主要結(jié)論:1)Morison方程法的誤差在水深比小于40％時(shí)較小，且受橋墩的截面形式和橋墩長(zhǎng)細(xì)比影響較小;在水深比R大于40％時(shí)，Morison方程法的誤差會(huì)因單墩長(zhǎng)細(xì)比的不同有較大差異。2）橋墩長(zhǎng)細(xì)比是影響Morison方程法適用范圍的直接指標(biāo)。Morison方程法對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比小于16的單墩適用性差;對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比較大的單墩Morison方程法適用性好。3）墩頂質(zhì)量與墩身質(zhì)量比QT大于1時(shí)，較大