橋梁墩柱受波浪激勵響應的反演分析及防護對策研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟建設和交通事業(yè)的快速發(fā)展，區(qū)域性交通網(wǎng)絡的建立已經(jīng)迫在眉睫，必須加快跨江跨海大橋的建設和發(fā)展步伐。然而作為危及人類生命財產(chǎn)最為嚴峻的自然災害之一——波浪荷載是跨江、跨海大橋結構設計中必須考慮的外荷載。因此開展波浪激勵下橋墩振動問題及防護措施的研究有著非常重要的科學價值和實踐意義，也是橋梁學者與設計者所面臨的現(xiàn)實問題。
　　 本文的研究內容涉及多門學科的交叉與滲透，涵蓋了海洋工程波浪力學、橋梁工程、橋涵水文及水力學、結

2、構動力學、振動力學、隨機振動與譜分析概論、概率統(tǒng)計學、流體力學、數(shù)值分析、結構有限元分析、防災減災工程學、流固耦合動力學等多學科。本文主要的研究內容和研究成果如下:
　　 (1)基于線性疊加法建立了以波浪譜為基礎的單自由度波浪力時程曲線，由孤立墩柱懸臂梁的受力特征，建立了折算等代波浪力數(shù)值計算簡化公式。通過驗證，該簡化公式計算的波浪力滿足精度要求，可用以求解墩柱的動力響應，為隨機波浪力研究提供了一種方便、簡捷的計算方法。

3、　　 (2)借鑒國內外求解反應譜內插法的基本思路，并結合波浪力時程曲線的特點進一步分析了波浪反應譜的求解方法，建立了等時間間隔內按三角函數(shù)變化的振動反應譜連鎖遞推公式，對實際和人工模擬的波浪時程曲線進行波浪反應譜精度分析，結果表明該法計算簡捷精確，為橋墩抗波浪設計提供了有效的計算分析方法。
　　 (3)首次將全量補償復合反演法運用于橋梁墩柱在部分未知波浪輸入條件下的參數(shù)識別與未知波浪力的反演，進而推導了不考慮墩柱波浪拖曳力時，

4、作用于各節(jié)點上的波浪力時程為完全時域相關，并結合概率“統(tǒng)計平均法”與“消去法”構建了未知波浪輸入及頂點未知水平荷載作用下的改進復合反演算法，開拓了橋梁損傷識別的新方法。
　　 (4)為真實反應深水橋墩在各種環(huán)境荷載作用下的動力響應特點，在考慮附加質量和流固耦合效應下，運用有限元軟件ANSYS的流固耦合模塊對深水橋墩進行地震、流速及風荷載影響下的波浪力響應分析，并探討各環(huán)境荷載對深水橋墩的影響程度，使橋墩設計更加趨于安全經(jīng)濟合理。