考虑水-结构-土相互作用的桥墩自振频率半解析解
来源：振动与冲击杂志2024年第23期北京时间：
作者：傅大宝,，卢哲超，蔡辉腾，李芳，徐嘉隽，郭阳，金星,
单位：1. 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室， 哈尔滨150080；2. 福州市可持续发展城市研究院有限公司， 福州350100；3. 福建省地震局， 福州350001；4. 福州市市政工程中心， 福州350004
摘要：建立考虑水-结构-土相互作用的桥墩结构自振频率半解析解，并通过实测数据进行验证。以单个桥墩为研究对象，将“桥墩-承台-桩基”结构体系简化为Bernoulli‑Euler梁，采用附加质量模型模拟水-结构相互作用，采用弹性Winkler地基模型模拟桩-土相互作用，建立考虑水-结构-土相互作用的桥墩结构振动控制方程。使用分离变量法得到结构振型函数，根据边界条件建立矩阵方程，通过求解方程的特征值得到结构自振频率。以福州浦上大桥E11桥墩为例，将海底地震仪（ocean bottom seismometer，OBS）核心地震计安装在承台处，采集桥墩的振动响应并提取结构自振频率。同步安装陆地地震仪验证OBS水下监测的有效性，通过对比半解析解、有限元解和实测值验证桥墩结构半解析解的合理性。在此基础上，分析土-结构相互作用、水-结构相互作用对结构自振频率的影响。结果表明，OBS能够满足桥墩自振频率水下测试的环境要求；本文建立的考虑水-结构-土相互作用的桥墩结构自振频率半解析解合理；土-结构、水-结构相互作用会降低结构的一阶自振频率，其中土-结构相互作用的影响比水-结构相互作用更显著。<br>
关键词：桥墩；自振频率；水-结构-土相互作用；海底地震仪（OBS）；有限元分析
