复杂环境荷载下斜拉桥单塔结构动力响应试验

来源：中国血液净化杂志2017年第12期北京时间：

作者：张士博, 柳春光

单位：1. 大连理工大学 工程抗震研究所, 辽宁 大连 116024;2. 大连理工大学 水利工程学院, 辽宁 大连 116024;3. 大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116024

摘要：就目前斜拉桥桥塔结构在复杂环境荷载（地震、波浪和水流）联合作用下的动力学模型，针对其构建难度高和数值模拟技术不成熟等问题，以某一试设计的斜拉桥中的桥塔为研究背景，首先利用重力-弹性力相似律和等效变换方法设计了几何比尺为1：100的桥塔-群桩基础试验模型；其次设计了无水环境下白噪声扫频、正弦波共振，有水环境下地震、正弦波浪和水流单独/联合加载分级加载制度；最后采用大连理工大学的地震、波浪和水流联合模拟试验系统对该模型进行地震、波浪和水流单独/联合作用下的动力响应试验，分析了复杂环境荷载（地震、波浪和水流）作用下斜拉桥单塔结构上动水压力的变化趋势、动力响应特性和破坏机制。试验结果表明：当斜拉桥桥塔结构遭遇随机荷载作用时，加速度响应主要位于承台处，群桩上部和桥塔下部为应变较大区域，地震作用对动水压力贡献最大，波浪作用次之，水流影响最小；斜拉桥桥塔顶部动力响应幅值与输入的地震动特性相关，当地震荷载和高海况正弦波浪联合作用时，地震对桥塔顶部的加速度贡献较大，波浪作用贡献较小，但是也不容忽视。试验结果可为超大跨深水基础斜拉桥抗震设计规范的修订提供重要的参考。

关键词：桥梁工程,斜拉桥桥塔,联合模拟试验,动水压力,倒塌机制,地震,波浪,水流

基金资助：国家自然科学基金项目（51678107）；国家自然基金重大研究计划项目（91315301-05）；辽宁省优秀人才基金项目（2014020012）；高等学校博士学科点博导专项科研基金项目（20130041110036）