第1章 引言 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 深水桥梁基础的分类及发展 1
1.1.2 深水桥梁震害 5
1.2 研究现状 7
1.2.1 结构流固耦合振动理论研究 7
1.2.2 深水基础—水—土多介质耦合作用研究 12
1.2.3 地震下深水桥墩、群桩基础流固耦合试验研究 15
1.2.4 存在的问题 16
1.3 本文的研究内容 17
1.3.1 研究目的 17
1.3.2 章节安排 17
第2章 基于势流体有限元的三维流固耦合分析理论 20
2.1 研究对象 20
2.2 φ—U格式势流体流固耦合分析理论 21
2.2.1 势流体单元基本方程 21
2.2.2 流固耦合动力方程 22
2.2.3 边界单元定义 24
2.3 软件平台简介 25
2.4 方法讨论与验证 26
2.4.1 单墩试验概况 26
2.4.2 三维有限元建模及讨论 26
2.4.3 结果对比 30
2.5 深水桥梁流固耦合地震响应算例 31
2.5.1 地震动输入 31
2.5.2 深水桥墩地震响应分析 31
2.5.3 深水连续梁桥地震响应分析 34
2.6 本章小节 40
第3章 深水桥墩考虑多介质耦合的解析计算 41
3.1 研究对象和基本假设 41
3.2 地震动水压力与桥墩耦合方程 42
3.2.1 包含高阶效应水中桥墩动力响应方程 45
3.2.2 公式简化 46
3.3 弹性地基的模拟 47
3.4 基于不同振型解法的动力方程求解 48
3.4.1 基于Euler-Bernoulli解析振型的改进算法 48
3.4.2 基于振型有限元解的改进算法 52
3.5 水下圆截面桥墩地震响应求解 56
3.5.1 结构频域响应 56
3.5.2 地震时域响应 56
3.5.3 计算分析流程 57
3.6 桥墩—水—土耦合自振周期快速计算方法 57
3.6.1 已有方法的缺陷 57
3.6.2 算法的数学推导 60
3.6.3 算法流程图 62
3.7 本章小结 62
第4章 深水桥墩—水—土耦合地震响应分析 65
4.1 算例1：实心圆截面桥墩 65
4.1.1 不考虑地基土体刚度 66
4.1.2 考虑地基土体刚度 69
4.2 算例2：含上部结构空心圆截面桥墩 72
4.2.1 不考虑地基土刚度 72
4.2.2 考虑地基土刚度 74
4.2.3 误差讨论 76
4.3 算例3：含上部结构复杂变截面桥墩 77
4.3.1 分析工况 78
4.3.2 计算结果比较 80
4.4 桥墩自振周期算例 82
4.5 本章小结 84
第5章 深水群桩基础流固耦合模态试验与数值研究 86
5.1 研究对象与目标 86
5.2 深水群桩基础水池模态试验 87
5.2.1 试验目的和内容 87
5.2.2 试验设计 88
5.2.3 模态实验原理及方法 92
5.2.4 模态测试装置与工况 95
5.2.5 试验数据采样与处理 97
5.3 势流体有限元数值模拟 99
5.3.1 数值建模参数 99
5.3.2 数值模型图例 101
5.4 试验、数值结果对比与分析 103
5.4.1 结构自振周期 103
5.4.2 动水压力分布 109
5.5 本章小结 117
第6章 深水高桩承台基础地震响应实用分析方法 119
6.1 高桩承台简化分析模型 119
6.1.1 简化模型的选择 120
6.1.2 桩—土相互作用模拟 121
6.2 桩身动水附加质量解析求解 121
6.2.1 Morison方程 121
6.2.2 Chopra公式 122
6.2.3 基于水下桩基尺度的动水附加质量计算 123
6.3 承台动水附加质量数值求解 124
6.3.1 数值求解模型 124
6.3.2 建模方法 125
6.3.3 数值求解步骤 127
6.3.4 模型合理性验证 129
6.4 模态试验验证 131
6.5 数值时程分析验证 132
6.6 承台动水效应参数化研究 133
6.6.1 振动频率的影响 134
6.6.2 承台尺寸的影响 136
6.6.3 承台入水深度 141
6.7 本章小结 143
第7章 深水群桩—桁架组合基础抗震体系研究 144
7.1 群桩效应对结构模态动水效应的影响 144
7.1.1 桩顶自由的相邻桩 144
7.1.2 桩顶固结的相邻桩 147
7.2 斜桩基础构造方案评价 149
7.3 群桩—桁架组合基础结构方案 150
7.3.1 方案的提出 150
7.3.2 试验验证 151
7.4 组合基础抗震性能分析 153
7.4.1 工程背景 153
7.4.2 地震反应分析 154
7.4.3 计算结果与讨论 154
7.5 本章小结 158
第8章 结论 159
8.1 本文的主要工作 159
8.2 本文的主要结论 161
8.3 未来研究展望 161
致谢 163
参考文献 165
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 176