第3期 宋波等：桥墩与水相互作用的振动台试验 ,405. 图2所示，模型测点布置如图3所示，加载工况分 为正弦波及天津波，对应的加速度峰值分别为0.1g 580 ·加速度传感器 7006 及0.15g 580 ·位移传感器 8020 "应变片 30 (a A11D1 5 -A4 -A9 -A3 -A8 A2 -A7 =D2 地凝激励方向 地震激励方向 图2试验装置。(a)桥墩模型：(b)水中桥墩模型 图3测器布置图 Fig 2 Testing appamtus (a)piermodel n ais (b)piermodel n Fig 3 Arangemnent diagramn of the testing instnment water 况.通过图4测试结果可知，由于水介质的存在，桥 3振动试验结果分析 墩的自振频率由无水时的9.16Hz减少到6.72Ha 由于本试验分为无水试验和有水试验两部分， 而自振周期也由无水时的0.109s延长至0.149s 故在每部分试验中都有一种测试模型自振频率的工 故可见水的存在对桩承台的动力特性的影响较大， 0.004r(间）6.72Hz 0.0025r 间9.16z 0.003 0.0020 0.0015 基0.002 0.001 0.0005 1020304050 01020304050 频革 频率Hz 图4固有频率测试谱图·(a)有水；(b)无水 Fig 4 Spectrogran of natural frequency:(a)in wate (b)no water 根据加载波形的不同，试验分为正弦波试验和 水与桥墩在正弦激励下的相互作用比较明显，由应 地震波试验，而正弦波的加载依据峰值分0.15g(本 变测试结果可知，就同一高度来说，外侧桩的应变要 文中g统一取9.8m·s2)和0.2g两次加载.由于 比内侧桩的应变要大，就同一根桩的上下部来说，底 在两种波形再加试验下测得的结果较为相似， 部的应变要比顶部的应变要大，因此外侧桩的底部 图5(a)和(b)仅给出了台面输入峰值为0.15g的 是控制断面·就有水和无水的情况下来比较，有水 正弦波情况下测得的各点的加速度响应，将台面峰 时的应变要比无水时相同位置的应变要增大一定幅 值为0.15g正弦波与0.2g的正弦波两种波输入下 度，例如在0.15g正弦波作用下，有水时外侧桩底 的各测点的数据进行整理，得到各种工况下各测点 部应变比无水时该位置的应变增大了14.4%.另外 的峰值数据表，将其直观显示在图6中. 0.15g和0.2g的正弦波加载时，有水的承台顶部位 由图6可以看出，在加速度峰值为0.15g和 移比无水的承台顶部位移分别增大了12.%和 0.2时桩承台模型的加速度遵循这样一个规律：有 15.6%. 水与无水情况下无论内侧桩与外侧桩的桩底加速度 综上可知，在正弦激励下，动水的作用在加速 相差不大，而主要差别在于桩的上部及承台部分， 度、应变和位移方面都有所体现，且增幅较大，因此 从桩高60am处以上的各个测点在有水和无水情况 水对桩承台桥墩的影响不可忽略，本次加载地震波 下差别比较明显，因为有水介质的存在，使得加速度 选用天津波，其中按照峰值分0.15g和0.2g两次 增大很多，比如在0,2g的正弦波作用下，无水时承 加载.其中台面输入0.15g时的波形及傅里叶谱见 台顶部峰值为3.192m·s,而有水时承台顶部加速 图7.图8为台面输入峰值为0.2g天津波时测得的 度峰值为3.908m·s2,加速度增大了22.4%，可见 加速度响应时程，在此台面输入波形下，各个测点第 3期 宋 波等： 桥墩与水相互作用的振动台试验 图 2所示‚模型测点布置如图 3所示．加载工况分 为正弦波及天津波‚对应的加速度峰值分别为0∙1ｇ 及 0∙15ｇ． 图 2 试验装置．（ａ）桥墩模型；（ｂ）水中桥墩模型 Ｆｉｇ．2 Ｔｅｓｔｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓ：（ａ） ｐｉｅｒｍｏｄｅｌｉｎａｉｒ；（ｂ） ｐｉｅｒｍｏｄｅｌｉｎ ｗａｔｅｒ 3 振动试验结果分析 由于本试验分为无水试验和有水试验两部分‚ 故在每部分试验中都有一种测试模型自振频率的工 图 3 测器布置图 Ｆｉｇ．3 Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ 况．通过图 4测试结果可知‚由于水介质的存在‚桥 墩的自振频率由无水时的 9∙16Ｈｚ减少到 6∙72Ｈｚ‚ 而自振周期也由无水时的 0∙109ｓ延长至 0∙149ｓ‚ 故可见水的存在对桩承台的动力特性的影响较大． 图 4 固有频率测试谱图 ∙（ａ） 有水；（ｂ）无水 Ｆｉｇ．4 Ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍｏｆｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：（ａ） ｉｎｗａｔｅｒ；（ｂ） ｎｏｗａｔｅｒ 根据加载波形的不同‚试验分为正弦波试验和 地震波试验‚而正弦波的加载依据峰值分 0∙15ｇ（本 文中 ｇ统一取 9∙8ｍ·ｓ —2 ）和 0∙2ｇ两次加载．由于 在两种波形再加试验下测得的结果较为相似‚ 图 5（ａ）和 （ｂ）仅给出了台面输入峰值为 0∙15ｇ的 正弦波情况下测得的各点的加速度响应．将台面峰 值为 0∙15ｇ正弦波与 0∙2ｇ的正弦波两种波输入下 的各测点的数据进行整理‚得到各种工况下各测点 的峰值数据表‚将其直观显示在图 6中． 由图 6可以看出‚在加速度峰值为 0∙15ｇ和 0∙2ｇ时桩承台模型的加速度遵循这样一个规律：有 水与无水情况下无论内侧桩与外侧桩的桩底加速度 相差不大‚而主要差别在于桩的上部及承台部分． 从桩高 60ｃｍ处以上的各个测点在有水和无水情况 下差别比较明显‚因为有水介质的存在‚使得加速度 增大很多‚比如在 0∙2ｇ的正弦波作用下‚无水时承 台顶部峰值为 3∙192ｍ·ｓ —2‚而有水时承台顶部加速 度峰值为 3∙908ｍ·ｓ —2‚加速度增大了 22∙4％‚可见 水与桥墩在正弦激励下的相互作用比较明显．由应 变测试结果可知‚就同一高度来说‚外侧桩的应变要 比内侧桩的应变要大‚就同一根桩的上下部来说‚底 部的应变要比顶部的应变要大‚因此外侧桩的底部 是控制断面．就有水和无水的情况下来比较‚有水 时的应变要比无水时相同位置的应变要增大一定幅 度‚例如在 0∙15ｇ正弦波作用下‚有水时外侧桩底 部应变比无水时该位置的应变增大了 14∙4％．另外 0∙15ｇ和 0∙2ｇ的正弦波加载时‚有水的承台顶部位 移比无水的承台顶部位移分别增大了 12∙5％和 15∙6％． 综上可知‚在正弦激励下‚动水的作用在加速 度、应变和位移方面都有所体现‚且增幅较大‚因此 水对桩承台桥墩的影响不可忽略．本次加载地震波 选用天津波‚其中按照峰值分 0∙15ｇ和 0∙2ｇ两次 加载．其中台面输入 0∙15ｇ时的波形及傅里叶谱见 图7．图8为台面输入峰值为0∙2ｇ天津波时测得的 加速度响应时程．在此台面输入波形下‚各个测点 ·405·