第3期 李悦等：地震时作用于深水桥墩上的动水力及对桥墩动力响应的影响 ·393° 20 00 20 口 15 一中国规范 心一中国规范 口 ··日本规范 送10 -一·日本规范 -o0-T2.Ⅱ.3 -0-T2.Ⅱ-3 -012-1-1 -0T2-Ⅱ-1 -◆-T1-1.3 ◆.T1Ⅱ-3 -T1-1-1 -T1-1-1 2030 40 50 60 10 203040 50 60 剪力的变化保 弯矩的变化停 图11不同地震波作用下动水对桥墩内力的影响.(3剪力：（弯矩 Fg1 1 Effect of hy阳dynanic water on the ntemal prce of the per urder varpus seismic way肾（两hey(与monent a 20 D-0 15 15- -0-T2-Ⅱ3 名100 -0T2-1-3 -0-T2-Π-1 -0T2.Ⅱ-1 --T1-Ⅱ-3 。-T1.Ⅱ-3 -T1-1-1 。-T1-Ⅱ-1 20 30 10 20 30 40 位移的变化保 加速度的变化停 图12不同地震波作用下水深对桥墩项部位移和加速度的影响.（位移：（加速度 F琴12 E ffect of w阳er depth on the dispacement and accekemtg知at he per pp under varous seismic wave5(号dipcement(b accekerati知 大.当水深增大到20m时，在T类地震波的作用 力反应 下，动水使桥墩底部剪力最大增大了50%左右，而 4结语 使弯矩增大了3%.可见，当水深较浅时，动水对桥 墩内力的影响还较弱，而当水深超过50%的满水深 (1)由于动水结构相互作用的影响，矩形截 时，动水对桥墩内力的影响则有较大的提高，并随着 面桥墩的自振周期会随着水深的增加而不断增大， 水深的增大，影响增幅较快.同时根据中日规范计 并且存在临界水深位置，当水深超过临界值后，动水 算所得动水对墩底剪力和弯矩的影响考虑略有不 对桥墩自振周期的影响便不可忽略. 足，两类波作用时动水对墩底内力的影响明显大于 (2)在板块边界型和内陆直下型地震波激励 规范中的规定值. 下，作用于桥墩迎水面的动水压力及其分布略有不 由图12可以看出，无论何种地震波，随着水深 同.板块边界型地震波激励下，作用于桥墩上的动 的增加，动水对桥墩顶部位移和加速度的影响程度 水压力明显大于内陆直下型地震波作用时，并且在 也随之增大.对于桥墩顶部位移，动水在①类地震 板块边界型地震波激励时动水压力在桥墩中上部出 波作用下的影响总体比五类地震波大.随着水深 现明显的峰值，这将使动水力作用点位置将更加偏 的增加，两类地震波作用下动水对桥墩顶部位移的 向于桥墩上部，从而在桥墩底部产生更大的弯矩. 影响程度也随之分明.对于动水对桥墩顶部加速度 (3)随着水深的增大，动水对桥墩顶部位移反 的影响，也有类似规律， 应和底部弯矩及剪力峰值的影响也随之增大.并且 由以上对不同水深时桥墩在地震作用下墩身内 动水在块边界型地震波激励下会使桥墩底部产生更 力和动力响应的分析可知，当水深达到一定程度后， 大的弯矩和剪力，使桥梁上部结构产生更大的动力 动水在T①类地震波所用下将会使桥墩底部产生更 反应.因而在考虑动水对桥梁结构动力响应时还应 大的弯矩和剪力，并使桥梁上部结构产生更大的动 分别考虑水深和地震波类型对作用于桥墩上动水力第 3期 李 悦等:地震时作用于深水桥墩上的动水力及对桥墩动力响应的影响 图 11 不同地震波作用下动水对桥墩内力的影响 .( a) 剪力;(b) 弯矩 Fig.11 Effectofhydrodynamicwaterontheinternalforceofthepierundervariousseismicwaves:(a) shear;( b) moment 图 12 不同地震波作用下水深对桥墩顶部位移和加速度的影响 .( a) 位移;(b) 加速度 Fig.12 Effectofwaterdepthonthedisplacementandaccelerationatthepiertopundervariousseismicwaves:( a) displacement;( b) acceleration 大 .当水深增大到 20 m时, 在 T1 类地震波的作用 下, 动水使桥墩底部剪力最大增大了 50%左右, 而 使弯矩增大了 31%.可见, 当水深较浅时, 动水对桥 墩内力的影响还较弱, 而当水深超过 50%的满水深 时, 动水对桥墩内力的影响则有较大的提高, 并随着 水深的增大, 影响增幅较快.同时根据中日规范计 算所得动水对墩底剪力和弯矩的影响考虑略有不 足, 两类波作用时动水对墩底内力的影响明显大于 规范中的规定值 . 由图 12可以看出, 无论何种地震波, 随着水深 的增加, 动水对桥墩顶部位移和加速度的影响程度 也随之增大 .对于桥墩顶部位移, 动水在 T1类地震 波作用下的影响总体比 T2类地震波大.随着水深 的增加, 两类地震波作用下动水对桥墩顶部位移的 影响程度也随之分明 .对于动水对桥墩顶部加速度 的影响, 也有类似规律 . 由以上对不同水深时桥墩在地震作用下墩身内 力和动力响应的分析可知, 当水深达到一定程度后, 动水在 T1类地震波所用下将会使桥墩底部产生更 大的弯矩和剪力, 并使桥梁上部结构产生更大的动 力反应. 4 结语 ( 1) 由于动水--结构相互作用的影响, 矩形截 面桥墩的自振周期会随着水深的增加而不断增大, 并且存在临界水深位置, 当水深超过临界值后, 动水 对桥墩自振周期的影响便不可忽略. ( 2) 在板块边界型和内陆直下型地震波激励 下, 作用于桥墩迎水面的动水压力及其分布略有不 同.板块边界型地震波激励下, 作用于桥墩上的动 水压力明显大于内陆直下型地震波作用时, 并且在 板块边界型地震波激励时动水压力在桥墩中上部出 现明显的峰值, 这将使动水力作用点位置将更加偏 向于桥墩上部, 从而在桥墩底部产生更大的弯矩 . ( 3) 随着水深的增大, 动水对桥墩顶部位移反 应和底部弯矩及剪力峰值的影响也随之增大.并且 动水在块边界型地震波激励下会使桥墩底部产生更 大的弯矩和剪力, 使桥梁上部结构产生更大的动力 反应 .因而在考虑动水对桥梁结构动力响应时还应 分别考虑水深和地震波类型对作用于桥墩上动水力 · 393·