动水压力对深水桥梁单桩地震响应的影响研究

摘要

在深水环境下,流体-桥梁桩基的动力相互作用会对桩基水下部分产生动水压力,同时在地震、波流等循环荷载作用下海床的土体特性发生变化,进而对桩基的抗震性能产生影响,因此有必要对流体-桩基-海床的动力相互作用展开全面而深入的研究。文中基于饱和软黏土刚度衰减模型,建立了考虑地震动水效应的桩基-海床数值模型,探讨在不同地震动输入下,地震动水压力对桩基位移、剪力、弯矩反应的影响。研究表明:动水压力对桩基动力响应的影响程度与输入的地震动特性有关,一般在频率较低(如f=1~5 Hz)、烈度较大的地震激励下,动水压力的影响更为显著。考虑动水压力时,桩基出水面部分的位移增大,埋置在土层内的桩身剪力增大,桩底负弯矩增大,且从出现响应峰值时刻开始,动水压力对桩基位移、剪力、弯矩时程反应的影响更为明显。因此,在开展深海桥梁桩基设计时,有必要考虑地震动水效应对桩基抗震性能的影响。文中还进一步讨论了考虑动水压力时,桩基入水深度、土层厚度和地震烈度等因素对桩基动力响应的影响,结果表明随着水深增加、地震烈度变大,动水压力对桩基弯矩响应的影响更为显著;随着土层厚度的增加,动水压力对桩基位移的影响更为明显,该研究为深水桥梁桩基的抗震设计提供了重要的参考依据。