Morison方程法在深水橋梁地震響應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，周圍水體也參與了運動。水體運動以動水力的形式反作用于橋墩，改變了橋梁的振動狀態(tài)，對其地震響應產(chǎn)生顯著影響。由于動水力往往加劇結構在地震中的破壞，因此動水效應是深水橋梁抗震設計必須要考慮的問題。在已有的針對動水效應的計算方法中，Morison方程法以物理概念清晰、簡便實用等優(yōu)勢，得到國內外規(guī)范及研究者們的廣泛采用。但由于其忽略了結構運動對水體的影響，Morison方程法有一定的適用范圍，但至今為止

2、，仍未見有關地震問題中Morison方程適用范圍的定量研究。
　　針對Morison方程法在深水橋墩地震響應分析中的適用范圍問題，本文以三個結構參數(shù)（橋墩入水深度比、橋墩長細比以及墩頂質量與墩身質量比）為控制變量進行研究。
　　本文主要的研究內容如下:1）分別利用勢流體方法和Morison方程法考慮動水效應，分析深水橋墩的地震響應，基本理清了三個結構參數(shù)下動水效應對橋墩地震響應影響的規(guī)律。2）對比不同參數(shù)下Morison方程

3、法和勢流體方法模態(tài)分析及動力響應分析結果的差異。以Morison方程法相對勢流體方法結果的誤差大小為標準，界定Morison方程法在深水橋墩地震響應分析中的適用范圍。3）對比簡諧荷載與地震動荷載下Morison方程法與勢流體方法計算結果的差異，驗證不同荷載形式對Morison方程法適用范圍的影響;引入單質點模型體系，從頻譜特性的角度解釋了有水單墩地震響應小于無水單墩地震響應的的現(xiàn)象;以及對比分析近、遠場地震對Morison方程法動力響應

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