深水橋梁下部結(jié)構(gòu)體系振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究及理論分析.pdf

1、　　隨著過(guò)去十年我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的橋梁建設(shè)事業(yè)也取得了舉世矚目的成就，正向著大跨、深水方向發(fā)展。對(duì)于處在深水環(huán)境的大跨度橋梁，在地震作用下，水與橋梁下部結(jié)構(gòu)的相互作用將對(duì)橋梁的安全性產(chǎn)生不可忽視的影響。然而，目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)地震作用下深水橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和地震響應(yīng)的理論與試驗(yàn)研究有限，所以，開(kāi)展該領(lǐng)域的研究具有重要的實(shí)際工程意義。本文以跨海大橋下部樁墩結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，結(jié)合室內(nèi)模型試驗(yàn)對(duì)地震作用下的深水橋梁樁墩結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析

2、，歸納出關(guān)于該類(lèi)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和地震響應(yīng)的一般規(guī)律，為深水橋梁的抗震設(shè)計(jì)及安全性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。據(jù)此，本論文的主要工作如下：
　　(1) 通過(guò)查閱大量的國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)并評(píng)述了關(guān)于振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)、樁墩類(lèi)結(jié)構(gòu)的動(dòng)水壓力計(jì)算方法以及結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的相關(guān)研究成果。對(duì)地震作用下結(jié)構(gòu)與水耦合振動(dòng)的機(jī)理和基本理論，包括輻射波理論、繞射波理論和半解析半經(jīng)驗(yàn)理論等做了介紹。
　　(2) 對(duì)傳統(tǒng)的 Morison 方程進(jìn)行修正，以適用地

3、震和波浪聯(lián)合作用下的情況。討論了慣性力系數(shù)的影響因素，給出了不同類(lèi)型構(gòu)件、不同水深環(huán)境和不同直徑構(gòu)件的取值方法；并分析了自由表面波及流體壓縮性對(duì)慣性力系數(shù)計(jì)算結(jié)果的影響；比較了國(guó)內(nèi)外幾部橋梁抗震規(guī)范的動(dòng)水壓力計(jì)算方法，并與本文給出的慣性力系數(shù)計(jì)算附加水質(zhì)量的結(jié)果進(jìn)行了比較；最后，應(yīng)用本文給出的經(jīng)修正后的Morison方程對(duì)一具體算例進(jìn)行分析并討論了動(dòng)水壓力對(duì)各種影響因素的敏感性。
　　(3) 考慮了水下樁墩結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在一定理

4、論假設(shè)的基礎(chǔ)上，基于Buckinghamp定理，采用量綱分析法及方程分析法，對(duì)比分析得到了橋梁下部樁墩結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)破壞性試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)的實(shí)用相似關(guān)系。
　　(4) 為了更直觀地了解地震作用下動(dòng)水壓力對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和地震響應(yīng)的影響，進(jìn)行了橋梁下部樁墩結(jié)構(gòu)的破壞性振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)。結(jié)果表明，地震作用下由于結(jié)構(gòu)周?chē)w的影響，結(jié)構(gòu)的自振頻率減小，地震響應(yīng)增大。因此，工程設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮動(dòng)水壓力的影響。同時(shí)，通過(guò)本研究，給出了一種水下樁墩結(jié)構(gòu)的

5、試驗(yàn)方法，可以為其它同類(lèi)試驗(yàn)提供參考。
　　(5) 對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬以及有限元模型修正，通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，表明了本文采用的數(shù)值模型及有限元模型修正方法可以滿足要求。此外，本文采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了將訓(xùn)練有素的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于地震響應(yīng)預(yù)測(cè)的可行性。
　　(6) 針對(duì)水下樁墩結(jié)構(gòu)研究了損傷預(yù)警、損傷定位和損傷程度標(biāo)定的三步損傷識(shí)別方法，即分別采用比較適合的識(shí)別方法：在第一步采用基頻或