孔曦骏,李鸿晶

(1.南京工业大学 工程力学研究所,江苏 南京 211800;2.南京工业大学 土木工程学院,江苏 南京 211800)

涉水工程抗震设计时需要考虑地震动引起的动水压力作用,《铁路工程抗震设计规范》[1]《公路桥梁抗震设计细则》[2]《水电工程水工建筑物抗震设计规范》[3]等都对动水压力的计算做出了明确规定。目前,国内外规范中关于动水压力的计算大多是基于流体不可压缩的假设,忽略了自由液面波动的影响,本质上是将流体对固体的作用简化为固体的附加质量来进行计算[4-8]。但是上述关于动水压力的计算只是基于坝体、深水桥墩等水下结构由于地震作用而在水中运动时受到的水体压力影响,即认为水体在地震过程中始终处于静止状态。然而对于覆水场地,当地震波通过岩土介质进入水体时,特别是SV波斜入射或者P波入射情形下,水中存在透射的压缩波,这种压缩波直接或者经过水体自由表面反射后,作用于水中结构物表面,从而对结构安全性产生影响。

地震引起的动水压力可以分为3种情形:① 自由场动水压力,见图1(a);② 结构物在静水中运动产生的动水压力,见图1(b);③ 波浪作用产生的动水压力,见图1(c)。上述3种动水压力的计算过程各不相同,其中,后两种情形研究相对较多,而自由场动水压力需要基于流体和固体的波动方程进行计算,并考虑流体和固体介质之间的耦合效应,目前研究尚不充分。

图1 地震引起的动水压力Fig.1 Earthquake-induced hydrodynamic pressure

覆水场地地震动特性的研究方法主要有解析法和数值法两种。……