王丕光 黄义铭 赵密

摘要： 针对柔性椭圆柱体在水中的振动问题，提出一种代替水-结构动力相互作用的附加质量模型。基于椭圆柱体动水压力的计算公式建立了水中椭圆柱体的自由振动方程，进一步推导了水中椭圆柱体自振频率和振型的解析公式;基于振型叠加法推导了水中椭圆柱体地震动力反应的计算公式;通过附加质量代替水-结构相互作用，提出了水中椭圆柱体自振频率的计算公式;通过曲线拟合给出了附加质量的简化计算公式，该简化公式数学表达简单，适用于工程应用。

关键词： 动水压力; 椭圆柱体; 地震反应; 振型叠加法; 附加质量

中图分类号： TU311.3; U443.1  文献标志码： A  文章编号： 1004-4523（2019）04-0619-07

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2019.04.008

引 言

随着经济的发展和技术的进步，中国已经建成或正致力于建造一大批近海结构物[1-3]。近海结构一般都处于深水环境中，在动力分析时需要考虑水体和结构的动力相互作用，该动力相互作用不仅会改变结构的动力特性，还会对结构产生附加动水压力作用。研究表明地震作用下结构与水体的动力相互作用会对水中结构的动力反应产生较大影响[4-5]。

实际工程中，存在各种截面形式的柱体结构，如圆形、椭圆形和矩形等。国外学者针对水-圆柱结构的动力相互作用问题已经进行了一系列的研究。Liaw和Chopra[6]于1974年基于辐射波浪理论推导了圆柱结构的动水压力公式，研究结果表明，对于细长结构可以忽略水体压缩性的影响;表面波仅在低频时对动水压力的影响比较明显。……