基于動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用的斜拉橋地震響應(yīng)分析

高大峰， 路　軍， 董　旭， 陳凱旋

(西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院， 陜西 西安　710055)

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基于動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用的斜拉橋地震響應(yīng)分析

高大峰， 路軍， 董旭， 陳凱旋

(西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院， 陜西 西安710055)

為了得到更為符合實(shí)際情況的跨江大橋動(dòng)力穩(wěn)定性的地震反應(yīng)分析，在橋梁抗震研究中必須綜合考慮動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)的相互作用?；诖?，結(jié)合某斜拉橋，采用基于Morison方程的動(dòng)水力簡(jiǎn)便計(jì)算方法來模擬水對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)的動(dòng)水壓力，通過大型有限元程序Midas/Civil分別建立了沒有考慮動(dòng)水及樁土效應(yīng)和考慮動(dòng)水及樁土效應(yīng)兩種情形下的計(jì)算模型，通過輸入El-Centro波分析了動(dòng)水及樁土效應(yīng)對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和地震反應(yīng)的影響。分析表明動(dòng)水及樁土效應(yīng)對(duì)斜拉橋動(dòng)力特性和地震反應(yīng)的影響較大，因此在對(duì)跨江斜拉橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析時(shí)，應(yīng)考慮動(dòng)水及樁土效應(yīng)對(duì)其動(dòng)力反應(yīng)的影響。

斜拉橋； 動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)的相互作用； 抗震分析； 動(dòng)水壓力

0　前言

近年來，隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)出現(xiàn)了許多在建和擬建的跨江跨海橋梁，其中許多橋梁處于深水之中[1]，即部分橋墩和基礎(chǔ)位于深水中。在地震作用下，橋梁下部結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)會(huì)使得下部結(jié)構(gòu)周圍的水體產(chǎn)生輻射波浪運(yùn)動(dòng)，且由于下部結(jié)構(gòu)與水體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，水體會(huì)在橋梁的下部結(jié)構(gòu)作用有動(dòng)水壓力，該動(dòng)水壓力對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)有很大的影響。故充分認(rèn)識(shí)地震作用下動(dòng)水與樁土效應(yīng)對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)于深水斜拉橋的抗震設(shè)計(jì)和安全評(píng)估有非常重要的意義。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)動(dòng)水及樁土效應(yīng)對(duì)跨江橋梁的地震響應(yīng)進(jìn)行了一定的研究。Liaw和Chopra[2]依據(jù)輻射波浪理論得到了柔性圓截面柱體的動(dòng)水壓力解析解，并且分析了附加質(zhì)量法和水體壓縮性等對(duì)柱體結(jié)構(gòu)自振特性的影響；Goyal和Chopra[3]在考慮土與結(jié)構(gòu)相互作用的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了具有兩個(gè)對(duì)稱軸的任意截面形狀柱體的動(dòng)水壓力；李玉成等[4]通過分析波浪對(duì)海上建筑物的影響，得出建筑物與流體之間的相互作用會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)自身的動(dòng)力反應(yīng)產(chǎn)生很大的影響；鄭海容等[5，6]在考慮作用在橋墩上的動(dòng)水壓力的情況下，進(jìn)行了樁土-橋墩-流體相互作用體系的地震反應(yīng)分析；李彤[7]采用Morison方程考慮了地震動(dòng)水壓力，對(duì)土一群樁一結(jié)構(gòu)一水相互作用體系進(jìn)行了地震響應(yīng)分析。基于以上理論，本文對(duì)某斜拉橋結(jié)構(gòu)在考慮動(dòng)水及樁-土作用的情況下進(jìn)行地震反應(yīng)分析[8，9，11]。

1　計(jì)算方法

1.1地震激勵(lì)下動(dòng)水與橋梁結(jié)構(gòu)的相互作用分析

根據(jù)Morison動(dòng)水理論，假定水體是理想、不可壓縮的，且忽略結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)對(duì)水體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響，認(rèn)為水體對(duì)結(jié)構(gòu)的作用是由動(dòng)水慣性力(加速度場(chǎng)引起的)和動(dòng)水阻力(速度場(chǎng)引起的)兩部分組成，則水體對(duì)柱體結(jié)構(gòu)的動(dòng)水壓力計(jì)算表達(dá)式為[13]：

(1)

因?yàn)楹雎粤私Y(jié)構(gòu)對(duì)水體運(yùn)動(dòng)的影響，于是水體質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度均為零，則式(1)可改寫為：

(2)

由于式(2)右端的第二項(xiàng)是非線性項(xiàng)，在具體的計(jì)算過程中比較困難，因此采用文獻(xiàn)[7]擬線性化的方法，則第二項(xiàng)可表示為：

(3)

式(3)中：xms為速度的均方根值。因此經(jīng)過線性化處理得到新的線性Morison方程如下所示：

(4)

假設(shè)柱體結(jié)構(gòu)中在相鄰單元中點(diǎn)之間的部分水與結(jié)構(gòu)的相對(duì)速度是一致的，并且作用在柱體結(jié)構(gòu)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)上的作用力等于與i點(diǎn)相連的各柱體構(gòu)件受力總和的一半，則可以得到柱體結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)i處的動(dòng)水等效附加質(zhì)量如下所示：

(5)

式中：j為與柱體結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)i相鄰單元的節(jié)點(diǎn)；lij為柱體結(jié)構(gòu)第ij單元的有效長(zhǎng)度的一半。

故高樁承臺(tái)橋梁結(jié)構(gòu)在地震激勵(lì)下的運(yùn)動(dòng)方程可表示為如下形式：

(6)

1.2樁-土-結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用分析

對(duì)于處在深軟地基中的橋梁結(jié)構(gòu)，其樁-土-結(jié)構(gòu)之間的動(dòng)力相互作用問題一直是學(xué)術(shù)界非常棘手且熱門的話題。我國(guó)目前在建或已建的橋梁，在選址上大多跨越了江河湖泊，而江河湖泊所處的深軟場(chǎng)地對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的抗震來說是個(gè)非常不利的因素。在地震作用過程中，橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的慣性力通過基礎(chǔ)反饋給地基，導(dǎo)致地基產(chǎn)生變形，地基的變形又反過來引起橋梁上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生移動(dòng)或擺動(dòng)，從而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)與按剛性地基假定計(jì)算的結(jié)果間出現(xiàn)較大的差異，這便是由地基與結(jié)構(gòu)之間的動(dòng)力相互作用引起的[10]。

在求解群樁基礎(chǔ)的等代動(dòng)力剛度時(shí)，由于樁周土對(duì)樁基礎(chǔ)的彈性支承作用，此時(shí)可以把樁基礎(chǔ)視為一種受到彈性支承的地基梁。在樁頂彎矩及橫向荷載的作用下，計(jì)算樁基礎(chǔ)的內(nèi)力和位移的方法主要有四種：彈性理論法、彈性地基反力法、極限地基反力法以及復(fù)合地基反力法。彈性地基反力法又可以分為線彈性地基反力法和非線彈性地基反力法。由于Winkler假定中地基系數(shù)的不同取值，線彈性地基反力法中又派生出了m法、K法、C法以及張有齡法。由于m法簡(jiǎn)單實(shí)用，故國(guó)內(nèi)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范大都推薦采用該方法，m法的基本公如下式(9)和式(10)所示：

σy=Cy·x

(9)

Cy=my

(10)

式(9)和(10)中：σy為土層的橫向水平抗力，MPa；Cy為土層深度y處的水平地基系數(shù)，MPa/m；m為水平地基系數(shù)隨土層深度變化的比例系數(shù)，MPa/m2；x為土的橫向位移，m；y為土層自地面或局部沖刷線往下的深度，m。

當(dāng)采用m法計(jì)算樁基礎(chǔ)周圍的土體剛度時(shí)，首要的是確定m值。m法中所需土層的m值以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)公式(9)、式(10)得到：

m=σy/(x·y)

(11)

當(dāng)土體的比例系數(shù)不能通過試驗(yàn)得到時(shí)，可以通過查閱文獻(xiàn)[14]得到。在計(jì)算群樁基礎(chǔ)的等效動(dòng)力剛度時(shí)，m值應(yīng)取為規(guī)范所提供的靜力值的2倍～3倍。

根據(jù)式(11)可以求得每層土的等代彈簧剛度ks如下式所示：

ks=abpmy

(12)

式中：a為土層的厚度；bp為樁柱所在的土層寬度，一般取樁柱的計(jì)算寬度，這里取bp=0.9(D+1)，D是樁柱的直徑。

2　工程概況

某斜拉橋的跨徑布置為17×40 m+120 m+270 m+120 m+16×40 m，主橋采用120 m+270 m+120 m的斜拉橋，引橋采用40 m裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁(先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù))。該斜拉橋主橋的橋型為雙塔雙索面混凝土邊主梁斜拉橋，孔跨布置為41.6 m+78.4 m+270 m+78.4 m+41.6 m，邊跨設(shè)有輔助墩。主梁為雙向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，支承體系采用半漂浮體系，在邊墩、輔助墩墩頂處設(shè)縱向活動(dòng)支座，單側(cè)橫向約束；在主塔處設(shè)縱向活動(dòng)支座及阻尼器，橫橋向設(shè)有橫向支座。主塔是由上塔柱(斜拉索錨固區(qū))、中塔柱、下塔柱及橫梁組成的框架結(jié)構(gòu)，為偏心受壓受力構(gòu)件。主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：雙向6車道高速公路，主橋兩側(cè)各設(shè)1.5 m寬人行道；公路I級(jí)設(shè)計(jì)荷載；計(jì)算行車速度100 km/h；地震動(dòng)峰值加速度0.05 g；通航凈空高度為21 m，通航凈寬91 m，設(shè)計(jì)最高通航水位6.4 m。

采用Midas/Civil軟件建立該斜拉橋動(dòng)力計(jì)算的三維有限元模型(見圖1)，在模型中主梁、主塔、承臺(tái)以及樁基等均采用三維梁?jiǎn)卧M，斜拉索采用桁架單元模擬。該斜拉橋主橋支承體系采用半漂浮體系，在邊墩、輔助墩墩頂處設(shè)縱向活動(dòng)支座，單側(cè)橫向約束；在主塔處設(shè)縱向活動(dòng)支座及阻尼器，橫橋向設(shè)有橫向支座，用主梁與墩項(xiàng)結(jié)點(diǎn)自由度之間的彈性連接來模擬支座單元的作用。

圖1　斜拉橋三維有限元模型Figure 1　　　　Three-dimensional finite element model of cable-stayed bridge

3　動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)斜拉橋

動(dòng)力特性的影響

自振特性分析是研究橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的基礎(chǔ)，它決定了橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)特征，故在進(jìn)行地震反應(yīng)分析之前首先對(duì)該斜拉橋有無樁土水兩種模型進(jìn)行自振特性分析。并得出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性，表1中列出了有無樁土水兩種模型下結(jié)構(gòu)的前8階頻率和振型特征，并求出了結(jié)構(gòu)在有樁土水狀態(tài)下的自振頻率fy與無樁土水狀態(tài)下的自振頻率fw的比值fy/fw。

表1 斜拉橋自振頻率及振型描述Table1 Thenaturalfrequenciesandmodalcharacteristicsofcable-stayedbridge模態(tài)順序無樁土水模型自振頻率/Hz振型描述10.160047一階縱漂20.379963一階對(duì)稱側(cè)彎30.446564一階對(duì)稱豎彎40.473008一階反對(duì)稱扭轉(zhuǎn)50.522941一階反對(duì)稱豎彎+塔縱漂60.544098二階對(duì)稱豎彎70.59918二階對(duì)稱側(cè)彎80.657063二階反對(duì)稱豎彎有樁土水模型自振頻率/Hz振型描述(fy/fw)/%0.158902一階縱漂99.280.3612一階對(duì)稱側(cè)彎95.060.405858一階對(duì)稱豎彎90.880.420635一階反對(duì)稱豎彎+塔縱漂88.930.439546一階反對(duì)稱扭轉(zhuǎn)84.050.466986二階對(duì)稱豎彎85.830.547702二階對(duì)稱側(cè)彎91.410.608131邊墩對(duì)稱豎彎92.55

對(duì)于斜拉橋結(jié)構(gòu)體系，縱漂振型對(duì)結(jié)構(gòu)的縱向地震反應(yīng)的影響較大，對(duì)于漂浮或半漂浮體系，縱漂振型通常是最低階的振型。該斜拉橋結(jié)構(gòu)的第一階振型是縱漂，結(jié)構(gòu)的第一階自振周期是6.25 s，屬于長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)。另外，從表1可以看出：在該斜拉橋結(jié)構(gòu)的前8階振型中，水及樁土效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的自振特性有一定的影響，由于結(jié)構(gòu)上的動(dòng)水附加質(zhì)量和樁-土效應(yīng)的影響，使得該斜拉橋結(jié)構(gòu)的自振頻率有所降低。在該斜拉橋結(jié)構(gòu)的前8階振型中自振頻率的降低幅度最大約達(dá)16%(第五階振型)，所以在計(jì)算中必須考慮附加水質(zhì)量和樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)全橋自振頻率的影響。由于動(dòng)水和樁土效應(yīng)的影響，一些振型的出現(xiàn)次序發(fā)生了改變，與不考慮樁土水時(shí)相比，有樁土水時(shí)的第5階和第9階振型分別變成了第4階和第8階振型。

4　地震激勵(lì)下動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)相互作

用對(duì)斜拉橋動(dòng)力響應(yīng)的影響

4.1動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)斜拉橋位移反應(yīng)的影響

該斜拉橋橋址的基本烈度為6度，地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，根據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T B02-01-2008)[15]中的規(guī)定按照7度抗震設(shè)防烈度進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)驗(yàn)算，則水平向的設(shè)計(jì)地震動(dòng)加速度峰值是0.1 g。地震反應(yīng)計(jì)算中采用了El Centro地震波的南北分量，計(jì)算中地震波峰值調(diào)整為0.1 g。采用瑞利(Rayleigh)阻尼，阻尼系數(shù)取0.05。

在前述建立的有限元計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，采用兩種工況對(duì)該斜拉橋的進(jìn)行了地震反應(yīng)分析。工況1：不考慮動(dòng)水與樁-土效應(yīng)；工況2：考慮動(dòng)水與樁-土效應(yīng)。圖2和圖3分別給出了2種工況下主梁跨中和左塔塔頂?shù)目v橋向位移時(shí)程曲線。

從圖中可以看出：當(dāng)考慮動(dòng)水及樁土相互作用時(shí)，跨中縱橋向位移在t=36.02 s時(shí)位移達(dá)到了負(fù)向最大值，最大值為-0.135 m，t=39.18 s時(shí)達(dá)到了正向最大值，最大值為0.138 m。塔頂縱橋向位移在t=36.04 s時(shí)位移達(dá)到了負(fù)向最大值，最大值為-0.14 m，t=39.16 s時(shí)達(dá)到了正向最大值，最大值為0.145 m。當(dāng)不考慮動(dòng)水及樁土相互作用時(shí)，跨中縱橋向位移在t=35.36 s時(shí)位移達(dá)到了負(fù)向最大值，最大值為-0.107 m，t=32.4 s時(shí)達(dá)到了正向最大值，最大值為0.105 m。塔頂縱橋向位移在t=35.38 s時(shí)位移達(dá)到了負(fù)向最大值，最大值為-0.113 m，t=32.3 s時(shí)達(dá)到了正向最大值，最大值為0.112 m。由于動(dòng)水及樁土效應(yīng)的影響，主梁跨中和塔頂?shù)目v橋向位移在兩種工況下有顯著的差別，考慮樁土水時(shí)的主梁跨中和塔頂縱橋向位移峰值比不考慮樁土水時(shí)出現(xiàn)的時(shí)間滯后，且其縱橋向位移的最大峰值普遍高于無樁土水時(shí)的最大峰值。通過比較2種工況下主梁跨中和塔頂?shù)目v橋向位移可知，無論是塔頂還是主梁跨中，其地震響應(yīng)都有不同程度的增加，在主梁跨中處達(dá)到了31.31%，在塔頂達(dá)到了23.57%，因此在對(duì)跨江深水斜拉橋進(jìn)行地震響應(yīng)分析時(shí)，應(yīng)考慮動(dòng)水及樁土相互作用對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)的影響。

圖2　跨中縱橋向位移Figure 2　Across the elevated to displacement

圖3　塔頂縱橋向位移Figure 3　Elevated tower top displacement

4.2動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)斜拉橋內(nèi)力反應(yīng)的影響

為了分析地震作用下動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力的影響，采用影響系數(shù)R來表示動(dòng)水及樁-土效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的最大值的影響。

表2給出了工況1、2 情況下左塔塔底的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，圖4～圖6分別給出了工況1，2 情況下左側(cè)輔助墩及邊墩的內(nèi)力變化曲線。

通過對(duì)表2和圖4～圖6的計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析可知：動(dòng)水和樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)斜拉橋塔墩的內(nèi)力影響很明顯，具體分析如下：

表2 左塔塔底內(nèi)力計(jì)算結(jié)果Table2 Theinternalforcecalculationresultsofthelefttowerbottom狀態(tài)內(nèi)力軸力/kN剪力/kN彎矩/(kN·m)工況1127796.4151392.5287327.04工況2127736.1351550.68599025.92R/%-0.0511.3613.4

圖4　左側(cè)輔助墩及邊墩軸力變化曲線Figure 4　　　　The axial force change curves of the left auxiliary pier and side piers

圖5　左側(cè)輔助墩及邊墩剪力變化曲線Figure 5　　　　The shear change curves of the left auxiliary pier and side piers

圖6　左側(cè)輔助墩及邊墩彎矩變化曲線Figure 6　　　　The bending moment change curves of the left auxiliary pier and side piers

將工況2與工況1中的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可知：工況2中左塔塔底最大軸力比工況1減少了0.05%，而輔助墩和邊墩墩底最大軸力比工況1分別減少了4.5%和0.15%；工況2中左塔塔底最大剪力比工況1增加了11.36%，而輔助墩和邊墩墩底的最大剪力比工況1的分別減少了61.62%和52.45%；工況2中左塔塔底的最大彎矩比工況1增大了13.4%，而輔助墩和邊墩墩底最大彎矩比工況1 分別減少了56.56%和59.6%。

從以上分析可知：當(dāng)對(duì)深水斜拉橋進(jìn)行地震反應(yīng)分析時(shí)，考慮動(dòng)水及樁土效應(yīng)與否，對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)塔墩軸力的影響較小，而對(duì)塔墩剪力和彎矩的影響較大，由此可見，對(duì)于跨江斜拉橋，抗震計(jì)算中有必要考慮動(dòng)水壓力及樁土效應(yīng)的影響，忽略動(dòng)水壓力及樁土效應(yīng)可能低估其動(dòng)力反應(yīng)。

5　結(jié)論

本文采用基于Morison方程的動(dòng)水力簡(jiǎn)便計(jì)算方法，以某斜拉橋?yàn)槔M(jìn)行了有無樁土水時(shí)的地震動(dòng)力響應(yīng)分析，其中重點(diǎn)研究了動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)該斜拉橋自振特性的影響，對(duì)比了無樁土水和有樁土水兩種狀態(tài)下斜拉橋結(jié)構(gòu)的自振頻率及各階振型變化。此外，還分析了動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)影響，討論了動(dòng)水及樁-土-結(jié)構(gòu)相互作用對(duì)斜拉橋主梁、主塔及塔墩內(nèi)力的影響情況。主要結(jié)論包括：

① 該斜拉橋結(jié)構(gòu)的第一階振型是縱漂，結(jié)構(gòu)的一階自振周期是6.25 s，屬于長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)。動(dòng)水及樁土結(jié)構(gòu)相互作用使得該斜拉橋各階頻率都有不同程度的減小，在該斜拉橋結(jié)構(gòu)的前8階振型中自振頻率的降低幅度最大約達(dá)16%(第五階振型)，一些振型的出現(xiàn)次序也發(fā)生了變化，故在計(jì)算中必須動(dòng)水和樁-土效應(yīng)對(duì)全橋自振頻率的影響。

② 在地震波激勵(lì)下，考慮動(dòng)水壓力及樁土相互作用時(shí)，斜拉橋塔頂和跨中主梁的縱橋向位移都有不同程度的增加，在主梁跨中處增幅達(dá)31.31%，在塔頂處增幅達(dá)23.57%。另外，考慮動(dòng)水及樁土作用時(shí)塔頂和跨中的縱橋向最大位移出現(xiàn)的時(shí)間延遲。

③ 對(duì)深水斜拉橋進(jìn)行地震反應(yīng)分析時(shí)，考慮動(dòng)水及樁土效應(yīng)與否，對(duì)斜拉橋結(jié)構(gòu)的塔墩軸力影響較小，而對(duì)塔墩剪力和彎矩的影響較大，如果忽略動(dòng)水及樁土效應(yīng)的影響可能會(huì)低估其動(dòng)力反應(yīng)。同

時(shí)，由于橋梁結(jié)構(gòu)體系的差異和地震動(dòng)的隨機(jī)性，這種動(dòng)水及樁土的作用還應(yīng)進(jìn)一步的深入研究，以使深水斜拉橋結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析更加合理。

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Seismic Response Analysis of Hydrodynamic and Pile-soil-structure Interaction for Cable-stayed Bridge

GAO Dafeng， LU Jun， DONG Xu， CHEN Kaixuan

(School of Civil Engineering， Xi’an University of Architecture and Technology， Xi’an， Shanxi 710055， China)

In order to achieve the better response analysis of river-spanning bridge，the dynamic water and pile-soil-structure interaction are considered.Based on a cable-stayed bridge，use the dynamic hydraulic simple calculation method based on the Morison equation to simulate the dynamic water pressure on the lower part of the bridge structure，through the finite element program MIDAS/Civil respectively established without the dynamic water and pile-soil-structure interaction and considering the dynamic water and pile-soil-structure interaction the two calculation model of the bridge，through input El centro seismic wave to analysis the dynamic characteristics and seismic response of cable-stayed bridge under the dynamic water and pile-soil-structure interaction.Analysis shows that the dynamic water and the effect of piles and soil influence on the dynamic characteristics and seismic response of cable-stayed bridge is bigger，so when analysis the seismic of cable-stayed bridge across the river，the effect on its dynamic response by the dynamic water and pile-soil-structure interaction should be considered.

cable-stayed bridge； the dynamic water and pile-soil-structure interaction； seismic analysis； dynamic water pressure

2015 — 03 — 23

國(guó)家自然基金項(xiàng)目(51408453)；陜西省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(E01004)

高大峰(1962 — )，男，河北樂亭人，教授，從事建筑結(jié)構(gòu)與抗震方面的教學(xué)與科研工作。

U 448.27

A

1674 — 0610(2016)04 — 0019 — 05