深水橋梁墩水耦合抗震分析方法

劉 浪， 楊萬理， 李 喬，2

(1.西南交通大學土木工程學院，四川成都 610031;2.抗震工程技術四川省重點實驗室，四川成都 610031)

我國海岸線綿長，隨著經濟的發展和對交通需求的增長，修建跨海大橋成為必然，而作為下部承重結構的橋墩處于深水之中，深水橋墩的抗震計算關系到橋梁安全.“5·12”汶川地震中廟子坪大橋嚴重損壞是深水橋梁破壞的實例，警示深水橋梁墩水 耦 合 抗 震 問 題 不 容 小 視[1-2].1933 年，Westergaard最早研究了具有垂直壩面的剛性壩在水平地震作用下的動水壓力問題[3];賴偉采用線性輻射波浪理論，推導了圓形橋墩外域水附加動水壓力[4];楊萬理提出了混合法和基于頻率降低率的附加質量比法計算附加動水壓力[5];黃信對深水橋梁墩水耦合非線性地震響應進行了研究[6].

已有研究對深水橋梁墩水耦合振動的研究主要集中在橋墩的剛體運動，采用的方法主要有Morison方程和輻射波浪原理，而對于較為復雜的彈性振動，由于關系到結構的模態振型，難以得到較滿意的結果.本文提出了一種新的墩水耦合抗震計算方法——結合法，能夠較完善地解決深水橋梁墩水耦合抗震計算問題.

1 墩水耦合計算理論

水中橋墩與陸地上橋墩的抗震計算方法不同之處:(1)水中橋墩彈性振動會與周圍水體產生耦合作用，影響橋墩的動力響應;(2)陸地上橋墩可以不考慮地震動引起的剛體運動，可對橋墩整體結構采用地震波輸入;而對于水中橋墩，由于水體與橋墩有相對運……