·514 北京科技大学学报 第33卷 29.22%.这是由于在低频简谐荷载加载阶段，动水 水和有水状态下试验模型加速度峰值的影响并不明 的附加质量效应更加显著.同时可以看出：不同简 显的规律相吻合：在地震波作用下，动水会使模型底 谐波加载量级对无水和有水状态下试验模型底部剪 部剪力比无水时减小10%左右，而使弯矩增大了 力和弯矩的影响并不明显，这与不同加载量级对无 4%-10% 40 40 a ◆200em%3 ◆-200rms2 -。100cm -。-100m.s 6 加载颊率用Hz 加载類桌Hz 图13简谐荷载激励下动水力对模型底部内力的影响：()弯矩；(b)剪力 Fig.13 Effect of hydraulic force on internal force at the model bottom under harmonic loads:a)bending moment:b)shear drical offshore structures.J Hydrodyn Ser A.1993.8(3):296 4结论 (毕家驹，宁风.大直径多圆柱体近海结构上的二阶辐射水动 力.水动力学研究与进展A辑.1993,8(3)：296) (1)通过对比有水状态下高桩承台模型一阶自 [5]Fang Y G,Sun J.Earthquake response analysis of platform pile 振频率和结构在不同频率简谐波和地震波作用下各 group water-soil system.China Cir Eng J,1998.31(5):56 部位动力反应的加速度峰值，利用振动台试验验证 (房营光，孙钧.平台一群桩一水流一士体系统的地震反应分析 了本文提出的动水力简便计算方法的准确性和可 土木工程学报，1998,31(5)：56) 靠性 [6]Byrd R C.A Laboratory Study of the Fluid-Structure Interaction of (2)由于结构周围水的存在，会改变高桩承台 Submerged Tanks and Caissons in Earthquake:Report No.UCB/ EERC78/08.University of Califomia:Earthquake Engineering 结构的自振特性，使结构在水中的自振周期比无水 Research Center,1978 时增大40%，结构的自振频率降低32% [7]Akyildiz H.Experimental investigation of pressure distribution on (3)在简谐波激励下，动水使试验模型各部加 a cylinder due to the wave diffraction in a finite water depth. 速度峰值比无水时有所减小，且简谐波加载频率会 0 cean Eng,2002.29(9):1119 改变动水对结构动力响应的影响程度，由1Hz增至 [8]Li SS.Zhang W,Qin C R.Numerical simulation and experimen- tal study of wave force on large diameter cylindrical structure.Chi- 7Hz,动水对模型底部弯矩和剪力的影响相比无水 na Harb Eng.2003 (2):11 状态呈现由增大变为减小的趋势，因此在进行考虑 (李世森，张伟，秦崇仁.大直径圆筒结构上波浪力的数值模 动水效应的桥梁抗震设计时有必要考虑地震波卓越 拟与实验研究.中国港湾建设，2003(2)：11) 周期的影响 [9]Cokgor S.Hydrodynamic forces on a partly buried cylinder exposed to combined waves and current.Ocean Eng,2002,29(7):753 参考文献 [10]Lai W.Wang JJ.Wei X.et al.The shaking table test for sub- [1]Xiang H F.Major sea-crossing bridge engineerings on coastal high- merged bridge pier.Earthquake Eng Eng Vib,2006,26(6):164 grade expressways.J Tongji Unir.1998.26(2):109 (赖伟，王君杰，韦晓，等.桥墩地震动水效应的水下振动台试 (项海帆.沿海高等级公路上的跨海大桥工程.同济大学学 验研究.地震工程与工程振动，2006,26(6)：164) 报，1998,26(2)：109) [11] Lai W.Zheng T H.Lei Y.The effect of hydrodynamic drag force [2]Zhou YQ.Trend of the foundations of the deep-water bridges. in Morison equation on the seismic response of piles.Sichuan Technol Highu Transp,2000(4):31 Build Sci,2007(4):163 (周一桥.桥梁深水基础的新动向.公路交通技术，2000(4)：31) (赖伟，郑铁华，雷勇.Morison方程中动水阻力项对桥梁桩柱 3]Chongqing Communications Research and Design Institute.JTG/T 地震反应的影响.四川建筑科学研究，2007(4)：163) B02-01-2008 Guidelines for seismic design of highuay bridges. [12]Ministry of Communications of P.R.China.JTJ 213-1998 Beijing:China Communications Press,2008 Code of Hydrology for Sea Harbour.Beijing:China Communica- (重庆交通科研设计院.TG/TB0201一2008公路桥梁抗震 tions Press,1998 设计细则.北京：人民交通出版社，2008) (中国交通运输部.T可213一1998海港水文规范.北京：人 [4]Bi JJ.Ning F.Second-order radiation forces on large multiylin- 民交通出版社，1998)北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 29. 22% ． 这是由于在低频简谐荷载加载阶段，动水 的附加质量效应更加显著． 同时可以看出: 不同简 谐波加载量级对无水和有水状态下试验模型底部剪 力和弯矩的影响并不明显，这与不同加载量级对无 水和有水状态下试验模型加速度峰值的影响并不明 显的规律相吻合; 在地震波作用下，动水会使模型底 部剪力比无水时减小 10% 左右，而使弯矩增大了 4% ～ 10% ． 图 13 简谐荷载激励下动水力对模型底部内力的影响: ( a) 弯矩; ( b) 剪力 Fig． 13 Effect of hydraulic force on internal force at the model bottom under harmonic loads: ( a) bending moment; ( b) shear 4 结论 ( 1) 通过对比有水状态下高桩承台模型一阶自 振频率和结构在不同频率简谐波和地震波作用下各 部位动力反应的加速度峰值，利用振动台试验验证 了本文提出的动水力简便计算方法的准确性和可 靠性． ( 2) 由于结构周围水的存在，会改变高桩承台 结构的自振特性，使结构在水中的自振周期比无水 时增大 40% ，结构的自振频率降低 32% ． ( 3) 在简谐波激励下，动水使试验模型各部加 速度峰值比无水时有所减小，且简谐波加载频率会 改变动水对结构动力响应的影响程度，由 1 Hz 增至 7 Hz，动水对模型底部弯矩和剪力的影响相比无水 状态呈现由增大变为减小的趋势，因此在进行考虑 动水效应的桥梁抗震设计时有必要考虑地震波卓越 周期的影响． 参 考 文 献 ［1］ Xiang H F． Major sea-crossing bridge engineerings on coastal high￾grade expressways． J Tongji Univ，1998，26( 2) : 109 ( 项海帆． 沿海高等级公路上的跨海大桥工程． 同济大学学 报，1998，26( 2) : 109) ［2］ Zhou Y Q． Trend of the foundations of the deep-water bridges． Technol Highw Transp，2000( 4) : 31 ( 周一桥． 桥梁深水基础的新动向． 公路交通技术，2000( 4) : 31) ［3］ Chongqing Communications Research and Design Institute． JTG/T B02-01—2008 Guidelines for seismic design of highway bridges． Beijing: China Communications Press，2008 ( 重庆交通科研设计院． JTG/T B 02-01—2008 公路桥梁抗震 设计细则． 北京: 人民交通出版社，2008) ［4］ Bi J J，Ning F． Second-order radiation forces on large multi-cylin￾drical offshore structures． J Hydrodyn Ser A，1993，8( 3) : 296 ( 毕家驹，宁风． 大直径多圆柱体近海结构上的二阶辐射水动 力． 水动力学研究与进展 A 辑，1993，8( 3) : 296) ［5］ Fang Y G，Sun J． Earthquake response analysis of platform pile group water-soil system． China Civ Eng J，1998，31( 5) : 56 ( 房营光，孙钧． 平台--群桩--水流--土体系统的地震反应分析． 土木工程学报，1998，31( 5) : 56) ［6］ Byrd R C． A Laboratory Study of the Fluid-Structure Interaction of Submerged Tanks and Caissons in Earthquake: Report No． UCB/ EERC-78 /08． University of California: Earthquake Engineering Research Center，1978 ［7］ Akyildiz H． Experimental investigation of pressure distribution on a cylinder due to the wave diffraction in a finite water depth． Ocean Eng，2002，29( 9) : 1119 ［8］ Li S S，Zhang W，Qin C R． Numerical simulation and experimen￾tal study of wave force on large diameter cylindrical structure． Chi￾na Harb Eng，2003 ( 2) : 11 ( 李世森，张伟，秦崇仁． 大直径圆筒结构上波浪力的数值模 拟与实验研究． 中国港湾建设，2003( 2) : 11) ［9］ Cokgor S． Hydrodynamic forces on a partly buried cylinder exposed to combined waves and current． Ocean Eng，2002，29( 7) : 753 ［10］ Lai W，Wang J J，Wei X，et al． The shaking table test for sub￾merged bridge pier． Earthquake Eng Eng Vib，2006，26( 6) : 164 ( 赖伟，王君杰，韦晓，等． 桥墩地震动水效应的水下振动台试 验研究． 地震工程与工程振动，2006，26( 6) : 164) ［11］ Lai W，Zheng T H，Lei Y． The effect of hydrodynamic drag force in Morison equation on the seismic response of piles． Sichuan Build Sci，2007( 4) : 163 ( 赖伟，郑铁华，雷勇． Morison 方程中动水阻力项对桥梁桩柱 地震反应的影响． 四川建筑科学研究，2007( 4) : 163) ［12］ Ministry of Communications of P． R． China． JTJ 213—1998 Code of Hydrology for Sea Harbour． Beijing: China Communica￾tions Press，1998 ( 中国交通运输部． JTJ 213—1998 海港水文规范． 北京: 人 民交通出版社，1998) ·514·