摘 要：基于Morison方程，采用附加质量法来考虑地震动水压力对桥梁水下部位的作用，以某连续梁桥为研究对象，分析了动水压力对深水连续梁桥地震反应的影响。
　　关键词：动水压力；深水连续梁桥；Morison方程；地震响应
　　1引言
　　随着经济的不断增长，作为道路交通系统重要组成部分的桥梁迅速发展，近年来修建了大量跨江、海、河谷以及水库的深水桥梁。地震作用下，这些深水桥梁水下部分与周围水体之间发生复杂的相互作用，桥墩会受到水体运动产生的动水压力的作用。
　　本文在Morison方程的基础上，首先介绍了动水压力的计算方法，然后以一座深水连续梁桥为例，分析地震作用下动水压力对其地震响应的影响。
　　动水压力的计算方法
　　当不考虑动水压力时桥梁结构在地震作用下的运动方程为：
　　以上动水压力的计算是基于圆形截面柱体推导的。实际工程中普遍采用矩形截面桥墩，但可以通过修正圆形截面的解析解答近似估算矩形断面柱体的附加质量。通过试验研究得到几种比值情况下矩形截面柱体附加质量与圆形截面柱体动水压力附加质量之间的比值，在此基础上，采用最小二乘法进行拟合，得到以矩形截面长度比系数D/B为参数的修正系数的近似计算公式：
　　式（4）的适用条件为0.1≤D/B≤10，矩形截面桥墩一般都满足此条件。
　　3 算例概况
　　3.1计算参数
　　以某四跨预应力混凝土連续梁桥为例，跨径组合为（40.8+70+70+39.2）m，主梁采用单箱双室截面，顶板宽度为21.5m，底板宽度为14m，翼缘板长度为3.75m；箱梁支点断面梁高为4.2m，跨中断面梁高为2m，其间梁高按2次抛物线变化。主墩采用花瓶式板墩，顺桥向宽2.5m，墩顶横桥向宽12m，墩底横桥向宽7m，基础采用群桩基础，每个承台下设6根直径为2m的钻孔灌注桩；过渡墩采用带盖梁的三柱式墩，墩径为1.7m，桩径为2m。1#～5#桥墩横向均设3个支座，支座间距为4.5m。仅3#墩为纵向固定墩，设置盆式固定支座，刚度可视为无限大，其它墩纵桥向设置盆式活动支座。横桥向每个墩顶中间布置固定支座，两侧布置活动支座。该桥设计水位距离承台顶面9.6m。
　　3.2地震动输入
　　地震反应分析采用时程分析法，根据该桥址工程场地地震安全性评价报告，地震动输入选用50年超越概率2%（重现期2475年）的3条人工地震波，并且地震波的加速度峰值PGA为3.32m/s2，计算中地震波沿桥梁纵向输入，不考虑横向和竖向地震的影响，最终地震响应结果取该概率水平下相应的3条地震波分别输入所得计算结果的包络值。
　　4 计算结果与分析
　　为了研究地震作用下动水压力对深水连续梁桥的影响情况，列举了三个主墩在无水和有水工况（水位达到设计水位）下纵横向地震作用下的各主墩墩底内力和墩顶响应，见表1和表2所示。
　　由表1和表2可得，无论纵向地震作用还是横向地震作用下，与无水工况相比，有水工况下的桥墩墩底剪力、墩底弯矩、墩顶位移均呈增大的趋势，这表明动水压力作用增大了桥梁结构的动力响应。
　　定义动水压力效应系数K如下：
　　地震作用下各主墩的墩底内力、墩顶位移动水效应系数见表3所示。
　　由表3可得，在纵向地震作用下，动水压力对固定墩的影响明显小于其对活动墩的影响；动水压力对纵向地震内力的效应系数大于其对横向地震内力的效应系数，即动水对桥梁纵向地震响应的影响大于对其横向地震响应的影响；
　　5 结论
　　动水压力作用增大了桥墩结构的动力响应。动水压力对桥梁纵向地震响应的影响大于对其横向地震响应的影响。动水压力对固定墩的影响明显小于其对活动墩的影响；
　　（作者单位：广东省交通规划设计研究院股份有限公司）