波流作用对地震下深水桥梁桩基动力响应的影响机理研究

摘要

随着经济社会的发展及交通需求的快速增长，越来越多的跨海桥梁相继兴建。与陆地桥梁相比，深水桥梁所处的荷载环境更为复杂，可能会受到地震、波浪和海流的联合作用，这对桥梁的建造与服役安全带来巨大挑战。本文以深水桥梁单桩为研究对象，采用考虑流固耦合效应的三维精细化数值模拟方法，在最不利地震方向及起振时刻下，通过改变结构参数(水中基频、弹性模量、截面尺寸)、波流参数(流速、波高、水深、周期)以及地震动参数(PGA、地震动类型),系统性地研究了波流作用对地震下深水桥梁桩基动力响应的影响程度及机理。研究结果表明，波流作用对地震下深水桥梁桩基动力响应的影响随着结构弹性模量、截面尺寸以及地震动PGA的增大而减小，而随着波高、水深的增大而增大，随流速、波浪周期的增大先减小后增大，并随着结构自振基频接近波浪频率或远离地震动主频而增大；对于本文所分析的工况，波流作用对地震下深水桥梁桩基动力响应的影响程度大多集中10%～90%之间，因此深水桥梁抗震设计不应忽略波流作用的影响。

关键词

深水桥梁桩基 / 数值模拟 / 地震-波流联合作用 / 地震响应 / 参数分析