D0L:10.13374h.issn1001-053x.2011.04.022 第33卷第4期 北京科技大学学报 Vol.33 No.4 2011年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2011 高桩承台动水力简便计算方法 宋 波李悦2) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083：2)交通运输部公路科学研究院，北京100088 ☒通信作者，E-mail:liyue_26@163.com 摘要基于Morison动水理论，提出了作用于高桩承台的动水力简便计算方法，该方法可以应用于深水大跨度桥梁抗震设 计.以南京长江三桥南塔基础为原型，利用水中振动台试验，通过对比无水和有水状态时动力荷载作用下的模型试验和计算 的结果，验证了动水力简便计算方法的准确性和可靠性，并对影响动水力的主要影响因素进行了重点讨论 关键词桥墩；动荷载：振动台试验：计算方法：抗震设计 分类号U442.5*9 Simplified calculation method of hydrodynamic force for elevated pile caps SONG Bo,LI Yue2e 1)School of Civil and Environmental Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Research Institute of Highway.Ministry of Transport.Beijing 100088.China Corresponding author,E-mail:liyue_26@163.com ABSTRACT A simplified calculation method of hydrodynamic force which acts on elevated pile caps was proposed on the basis of the Morison hydrodynamic force theory,and it can be applied to the seismic design of long span deepwater bridges.Shaking table tests of elevated pile caps were performed with the south tower base of the Nanjing Yangtze 3rd River Bridge as a prototype.A comparison be- tween the results of shaking table tests and those of the calculation method under dynamic loads verified the accuracy and reliability of the proposed method.At last,the influencing factors on the hydrodynamic force were discussed. KEY WORDS bridge piers:dynamic loads;shaking table tests:calculation methods:seismic design 当前，国内外桥梁都在朝着大水深和大跨度的 线性时程反应分析法进行抗震设计，但该细则对深 方向发展.对国内外大型和特大型桥梁设计资料的 水大跨度桥梁动水力相关规定的适用性还有待 汇总表明▣，大跨度深水桥梁结构一般都面临较深 研究 的海水和软弱的沉积岩，因此深水大跨度桥梁的基 目前，研究者在分析地震作用于桥墩上的动水 础形式主要采用高桩承台基础形式.已建及在建的 力时大都基于线性辐射波浪理论，提出相应的近似 大型桥梁工程中，九江大桥、南京长江三桥、东海大 解析解.毕家驹等给出了在水平地震作用下，考 桥和苏通大桥等都采用了高桩承台基础。这些高桩 虑自由表面重力波运动时齐水面刚性圆柱体动水压 承台基础往往处于较深的水域中，地震作用时引起 力的解析解。房营光等通过对土、流体与群桩和 的动水力是抗震设计不容忽略的)，而相应规范对 平台等结构水平地震反应的研究，给出了相应的解 作用于桥墩上的动水力的规定仅适用于跨径不超过 析方法，但该方法只适用于两根桩等桩数较少的情 150m的钢筋混凝土、预应力混凝土梁桥、圬工或钢 况.然而，这类解析解往往适用于计算作用于形状 筋混凝土拱桥，应用范围有一定的限制.最新的 较为规则的结构上的动水力，对于高桩承台结构应 JTG/TB0201一2008《公路桥梁抗震设计细则》) 用较为困难，不适合应用于深水大跨度桥梁的抗震 中已明确要求对于重要、复杂桥梁要利用线性或非 设计 收稿日期：20100406 基金项目：国家自然科学基金重大研究计划资助项目(No.90715007)第 33 卷 第 4 期 2011 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 4 Apr． 2011 高桩承台动水力简便计算方法 宋 波1) 李 悦2)  1) 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083; 2) 交通运输部公路科学研究院，北京 100088  通信作者，E-mail: liyue_26@ 163． com 摘 要 基于 Morison 动水理论，提出了作用于高桩承台的动水力简便计算方法，该方法可以应用于深水大跨度桥梁抗震设 计． 以南京长江三桥南塔基础为原型，利用水中振动台试验，通过对比无水和有水状态时动力荷载作用下的模型试验和计算 的结果，验证了动水力简便计算方法的准确性和可靠性，并对影响动水力的主要影响因素进行了重点讨论． 关键词 桥墩; 动荷载; 振动台试验; 计算方法; 抗震设计 分类号 U442. 5 + 9 Simplified calculation method of hydrodynamic force for elevated pile caps SONG Bo 1) ，LI Yue 2)  1) School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Research Institute of Highway，Ministry of Transport，Beijing 100088，China  Corresponding author，E-mail: liyue_26@ 163． com ABSTRACT A simplified calculation method of hydrodynamic force which acts on elevated pile caps was proposed on the basis of the Morison hydrodynamic force theory，and it can be applied to the seismic design of long span deepwater bridges． Shaking table tests of elevated pile caps were performed with the south tower base of the Nanjing Yangtze 3rd River Bridge as a prototype． A comparison be￾tween the results of shaking table tests and those of the calculation method under dynamic loads verified the accuracy and reliability of the proposed method． At last，the influencing factors on the hydrodynamic force were discussed． KEY WORDS bridge piers; dynamic loads; shaking table tests; calculation methods; seismic design 收稿日期: 2010--04--06 基金项目: 国家自然科学基金重大研究计划资助项目( No． 90715007) 当前，国内外桥梁都在朝着大水深和大跨度的 方向发展． 对国内外大型和特大型桥梁设计资料的 汇总表明［1］，大跨度深水桥梁结构一般都面临较深 的海水和软弱的沉积岩，因此深水大跨度桥梁的基 础形式主要采用高桩承台基础形式． 已建及在建的 大型桥梁工程中，九江大桥、南京长江三桥、东海大 桥和苏通大桥等都采用了高桩承台基础． 这些高桩 承台基础往往处于较深的水域中，地震作用时引起 的动水力是抗震设计不容忽略的［2］，而相应规范对 作用于桥墩上的动水力的规定仅适用于跨径不超过 150 m 的钢筋混凝土、预应力混凝土梁桥、圬工或钢 筋混凝土拱桥，应用范围有一定的限制． 最新的 JTG/T B02—01—2008《公路桥梁抗震设计细则》［3］ 中已明确要求对于重要、复杂桥梁要利用线性或非 线性时程反应分析法进行抗震设计，但该细则对深 水大跨度桥梁动水力相关规定的适用性还有待 研究． 目前，研究者在分析地震作用于桥墩上的动水 力时大都基于线性辐射波浪理论，提出相应的近似 解析解． 毕家驹等［4］给出了在水平地震作用下，考 虑自由表面重力波运动时齐水面刚性圆柱体动水压 力的解析解． 房营光等［5］通过对土、流体与群桩和 平台等结构水平地震反应的研究，给出了相应的解 析方法，但该方法只适用于两根桩等桩数较少的情 况． 然而，这类解析解往往适用于计算作用于形状 较为规则的结构上的动水力，对于高桩承台结构应 用较为困难，不适合应用于深水大跨度桥梁的抗震 设计． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.04.022