辐射波浪理论下的圆形空心桥墩地震附加动水压力分析

本文主要探讨了圆形空心深水桥墩在地震作用下的附加动水压力问题，发表于2008年4月的《西南交通大学学报》第43卷第2期。作者刘振宇、李乔、赵灿晖和庄卫林针对这一关键工程技术问题进行了深入研究。 首先，论文基于辐射波浪理论构建了圆形空心桥墩的流体控制方程，这是一种理论基础，用于理解在地震时，桥墩周围水体的动力行为。流体控制方程反映了水体动力响应与结构相互作用的关键物理过程。 接着，他们运用分离变量法，结合自由表面波动条件——即水面上的波动不干扰水体下方的运动状态，以及水底水质点的运动边界条件，确保了水体速度势的正确边界匹配。这种方法使得研究者能够求解出圆柱形空心结构内部水体的速度势函数，这是计算附加动水压力的基础。 通过这些步骤，研究人员导出了圆形空心桥墩内域水体附加动水压力的解析表达式，这是一个重要的工程计算工具，有助于评估在地震过程中，桥墩承受的额外荷载，尤其是由于水体动态引起的压力变化。 论文的实证部分，通过应用这个解析公式，对希腊Rion-Antirion Bridge桥塔的内力响应进行了计算分析。结果显示，附加动水压力显著增加了桥墩的弯矩和剪力，这意味着在地震条件下，水体的作用不能被忽视，它对桥墩的稳定性产生了重要影响。 这篇论文的核心贡献在于提供了一种数学模型来预测和评估圆形空心深水桥墩在地震时的动水压力影响，这对于桥梁工程设计和抗震性能评估具有实际价值，强调了考虑流体动力效应在深水桥梁结构设计中的必要性。