Lateral Vibration Control of Offshore Cable‑stayed Bridge under Combined Earthquake and Wave Loads

LEI Hujun; ZHU Guangping; SUN Yukun; LIN Shangshun; CHEN Ximao

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20220720003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Lateral Vibration Control of Offshore Cable‑stayed Bridge under Combined Earthquake and Wave Loads

更新时间：2025-09-25

- Lateral Vibration Control of Offshore Cable‑stayed Bridge under Combined Earthquake and Wave Loads
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 43, Issue 4, Pages: 650-657(2023)
- 作者机构：
  
  1.福建理工大学土木工程学院，福建福州 350118
  2.中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司，福建福州 350013
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20220720003
  CLC： U448.27
- Received：20 July 2022，
  
  Revised：2022-08-16，
  
  Published：28 August 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
雷虎军,朱广平,孙昱坤等.波浪-地震联合作用下跨海斜拉桥横向减振控制研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(04):650-657.

LEI Hujun,ZHU Guangping,SUN Yukun,et al.Lateral Vibration Control of Offshore Cable‑stayed Bridge under Combined Earthquake and Wave Loads[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(04):650-657.
雷虎军,朱广平,孙昱坤等.波浪-地震联合作用下跨海斜拉桥横向减振控制研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(04):650-657. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220720003.

LEI Hujun,ZHU Guangping,SUN Yukun,et al.Lateral Vibration Control of Offshore Cable‑stayed Bridge under Combined Earthquake and Wave Loads[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(04):650-657. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220720003.

摘要

为研究波浪‑地震联合作用下跨海斜拉桥的横向减振控制方法，以某主跨400 m的跨海斜拉桥为工程背景，考虑桥梁下部结构高桩承台群桩基础的波浪荷载，并基于辐射波浪理论求解地震动水力附加质量，建立了波浪-地震联合作用下考虑水‑结构相互作用的全桥有限元模型。在此基础上，采用黏滞阻尼器构建横向减振体系，分别探讨了波浪单独作用和波浪‑地震联合作用下黏滞阻尼器的减振控制效果。结果表明：在波浪单独作用下，仅在辅助墩墩顶设置黏滞阻尼器的横向阻尼体系减振效果较好，能有效抑制波浪荷载引起的主梁横向位移；在波浪‑地震联合作用下，比选出的横向阻尼体系依旧表现出很好的减振效果，且阻尼器参数变化对减振性能的影响规律基本一致；为兼具减振与减震功能，推荐阻尼指数

取0.8，阻尼常数

宜控制在4 000~6 000 kN•（m/s）

内。研究成果可为跨海斜拉桥的横向减振设计提供参考。

Abstract

To study the lateral damping control of a cross-sea cable-stayed bridge under the combined action of wave and earthquake， taking a cross-sea cable-stayed bridge with a main span of 400 m as the engineering background， a finite element model of the entire bridge considering the water-structure interaction under the joint wave-earthquake action was established. The wave load on the high-piled deck pile group of the bridge substructure was also considered， and the earthquake hydraulic additional mass was solved based on the radiation wave theory. On this basis， the lateral vibration reduction system was constructed by using viscous dampers， and the control effects of viscous dampers under wave action and wave-earthquake combined action were discussed respectively. The results show that the lateral damping system with a viscous damper at the top of the auxiliary pier has a better damping effect under the action of waves alone， which can effectively restrain the lateral displacement of the main beam caused by wave load. Under the combined action of wave and earthquake， the selected lateral damping system still shows a good damping effect， and the influence of damper parameters on damping performance is basically the same. In order to have the function of both vibration damping and earthquake damping， it is recommended that the damping index α should be 0.8 and the damping constant C should be controlled within 4 000 ‑ 6 000 kN•（m/s）

-α

. The research results can provide a reference for the lateral damping design of cross-sea cable-stayed bridges.

关键词

Keywords

references

房忱，李永乐，向活跃 . 波浪作用下跨海大桥列车走行性研究［J］. 西南交通大学学报， 2017 ， 52 （ 6 ）： 1068 - 1074 .

Fang C ， Li Y L ， Xiang H Y . Study of train running performance under wave load for cross-sea bridge ［J］. Journal of Southwest Jiaotong University ， 2017 ， 52 （ 6 ）： 1068 - 1074 . （in Chinese）

崔圣爱，郭晨，张猛，等 . 风-浪作用下跨海大桥列车-桥梁系统耦合振动仿真研究［J］. 铁道学报， 2021 ， 43 （ 7 ）： 138 - 143 .

Cui S A ， Guo C ， Zhang M ， et al . Coupled vibration of train-bridge system of cross-sea bridge subject to wind and wave ［J］. Journal of the China Railway Society ， 2021 ， 43 （ 7 ）： 138 - 143 . （in Chinese）

燕斌，龚纬 . 斜拉桥过渡墩处合理横桥向约束体系研究［J］. 铁道工程学报， 2010 ， 27 （ 4 ）： 44 - 48 .

Yan B ， Gong W . Study on the reasonable transverse constraint system for transitional pier of cable-stayed bridge ［J］. Journal of Railway Engineering Society ， 2010 ， 27 （ 4 ）： 44 - 48 . （in Chinese）

何雄君，张晶，范诚，等 . 兰州西固黄河大桥横向抗震体系研究［J］. 桥梁建设， 2018 ， 48 （ 1 ）： 65 - 70 .

He X J ， Zhang J ， Fan C ， et al . Study of transverse seismic system for Xigu Huanghe River Bridge in Lanzhou ［J］. Bridge Construction ， 2018 ， 48 （ 1 ）： 65 - 70 . （in Chinese）

阮怀圣，徐恭义，张燕飞，等 . 武汉青山长江公路大桥主桥结构横向约束体系设计［J］. 桥梁建设， 2020 ， 50 （增1 ）： 75 - 81 .

Ruan H S ， Xu G Y ， Zhang Y F ， et al . Transverse restrint system design for main bridge structure of Qingshan Changjiang River Highway Bridge in Wuhan ［J］. Bridge Construction ， 2020 ， 50 （ Sup1 ）： 75 - 81 . （in Chinese）

周连绪，叶爱君 . 千米级斜拉桥横向减震体系振动台试验［J］. 中国公路学报， 2019 ， 32 （ 9 ）： 71 - 79 .

Zhou L X ， Ye A J . Experiment on transverse isolation system for kilometer-span cable-stayed bridges ［J］. China Journal of Highway and Transport ， 2019 ， 32 （ 9 ）： 71 - 79 . （in Chinese）

Zheng X Y ， Li H B ， Rong W D ， et al . Joint earthquake and wave action on the monopile wind turbine foundation： An experimental study ［J］. Marine Structures ， 2015 ， 44 （ 4 ）： 125 - 141 .

Liaw C Y ， Chopra A K . Dynamics of towers surrounded by water ［J］. Earthquake Engineering & Structural Dynamics ， 1974 ， 3 （ 1 ）： 33 - 49 .

Ozdemir Z ， Souli M ， Fahjan Y M . Application of nonlinear fluid–structure interaction methods to seismic analysis of anchored and unanchored tanks ［J］. Engineering Structures ， 2010 ， 32 （ 2 ）： 409 - 423 .

Liu C G ， Zhang S B ， Hao E T . Joint earthquake， wave and current action on the pile group cable-stayed bridge tower foundation：An experimental study ［J］. Applied Ocean Research ， 2017 ， 63 （ 1 ）： 157 - 169 .

李悦，宋波 . 动水对斜拉桥结构动力响应影响研究［J］. 土木工程学报， 2010 ， 43 （ 12 ）： 94 - 99 .

Li Y ， Song B . Study of the effect of hydrodynamic force on cable-stayed bridges under earthquake ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2010 ， 43 （ 12 ）： 94 - 99 . （in Chinese）

李忠献，黄信 . 地震和波浪联合作用下深水桥梁的动力响应［J］. 土木工程学报， 2012 ， 45 （ 11 ）： 134 - 140 .

Li Z X ， Huang X . Dynamic responses of bridges in deep water under combined earthquake and wave actions ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2012 ， 45 （ 11 ）： 134 - 140 . （in Chinese）

港口与航道水文规范： JTS 145—2015 ［S］. 北京：人民交通出版社， 2015 .

Maheri M R ， Severn R T . Experimental added-mass in modal vibration of cylindrical structures ［J］. Engineering Structures ， 1992 ， 14 （ 3 ）： 163 - 175 .

Wang P G ， Zhao M ， Du X L ， et al . Simplified evaluation of earthquake-induced hydrodynamic pressure on circular tapered cylinders surrounded by water ［J］. Ocean Engineering ， 2018 ， 164 ： 105 - 113 .

赖伟 . 地震和波浪作用下深水桥梁的动力响应研究［D］. 上海：同济大学， 2004 .

Lai W . Study on dynamic response of deep-water bridges under earthquake and waves ［D］. Shanghai ： Tongji University ， 2004 . （in Chinese）

Yang W L ， Li A ， Feng X Y ， et al . Calculation method of hydrodynamic force on one column of the twin columns under earthquake ［J］. Ocean Engineering ， 2020 ， 197 .

Yang W L ， Li A ， Deng L W ， et al . Study on characteristics and calculation method of hydrodynamic force on pile group under earthquake ［J］. Ocean Engineering ， 2020 ， 207 .

铁路工程抗震设计规范： GB 50111—2006 ［S］. 北京：中国计划出版社， 2006 .

黎璟，钱永久，杨华平，等 . 铁路斜拉桥减隔震方案参数优化研究［J］. 桥梁建设， 2019 ， 49 （ 5 ）： 45 - 50 .

Li J ， Qian Y J ， Yang H P ， et al . Study of parametric optimization of vibration mitigation and isolation scheme for railway cable-stayed bridge ［J］. Bridge Construction ， 2019 ， 49 （ 5 ）： 45 - 50 . （in Chinese）

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Study on the Influence of Ground Motion Characteristics on Structure System with Viscous Damper in Liquefiable Field

Related Author

TANG Liang

SI Pan

LING Xianzhang

XING Dongliang

LIU Zhengbin

HUANG Teng

Related Institution

School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology

Heilongjiang Research Center for Rail Transit Engineering in Cold Regions

School of Civil Engineering, Qingdao University of Technology

Shandong Port Group Qingdao Port

Shandong Port Group Co., Ltd.

⁰