学科专业：结构工程
授予学位：工学硕士
学位授予单位：xxx大学
学位年度： 2010年
随着世界经济的不断发展，为了建立更加便捷的交通网络，大型的越江跨海桥梁工程不断涌现。世界范围内跨越大江大洞、海峡和海湾深水桥梁的规划与建设，给桥梁工程界带来巨大的机遇和挑战。通常这些大跨度桥梁的桥墩往往处于深水之中，在地震作用下，桥墩与周围水体的耦合振动是一个非常复杂的动力相互作用问题。目前在桥梁结构的动力分析领域，考虑地震动水压力的研究还比较少，特别是对于非线性流体力作用下的深水结构响应分析基本没有研究。
在这种背景下，本文对地震作用下深水桥梁与水动力相互作用问题进行了研究。本文主要进行的研究工作包括：
(1)在查阅大量国内外文献的基础上，总结了结构地震响应的理论、深水结构地震动水压力计算方法和非线性振动分析方法及相关的研究成果。
(2)建立了深水桥墩考虑流固耦合作用的有限元模型，以某大桥深水桥墩为算例，对其进行在地震作用下动力响应分析。研究表明：(a)地震动水压力对桥墩的地震响应有显著影响；(b)水位对深水桥墩地震反应具有不可忽视的影响，总体上，随着水位的升高，动水压力效应对桥墩的影响有增大的趋势。因此，在地震作用下，对于位于深水当中的大跨桥梁来说，在进行抗震设计时考虑动水压力的作用是非常必要的。
(3)进行了深水结构的非线性动力学分析。本文依据地震作用下深水结构的非线性振动微分方程，利用非线性振动的多尺度法，求得了系统的主共振，1／3次亚谐共振，3次超谐共振，1／2次亚谐共振和2次超谐共振的近似解以及相应的定常运动，并应用Matlab语言编制程序进行数值计算。分析了阻尼比，地震影响系数，水流流速，小参数等对系统响应曲线的影响。