长岗坡渡槽流固耦合特性分析

以广东长岗坡渡槽为研究对象,考虑运行期水体与槽体间的耦合作用,运用ANSYS有限元软件建立渡槽流固耦合模型,采用Unsymmetric法提取有水和无水两种工况的模态结果,获得前5阶频率和主振型。结果表明:渡槽结构的基频为1.034 Hz;渡槽结构的主振型以横向振型和整体振型为主;运行水位工况的各阶频率均小于无水工况,水体的存在削减了结构自振,因此在结构抗震设计和安全评价时应考虑流固耦合作用。     

大型U形双渡槽结构动力分析

应用三维有限元动力分析方法,建立大型U形双渡槽结构动力分析有限元模型,计算其在不同过水工况下的自振特性,并采用振型分解反应谱法分别按水工建筑物抗震设计的规范谱和穿黄工程场地危险性分析确定的场地谱计算渡槽的地震动力响应。结果表明：槽中水体对渡槽的自振特性影响显著;按场地谱计算的动力响应约是规范谱的3倍;支撑结构是渡槽抗震的薄弱环节。     

混凝土渡槽结构自振特性数值分析

混凝土渡槽是跨障碍输水工程的重要环节。自振是渡槽运行中不可避免的物理现象,当自振频率、位移、扭矩较大时,可能会影响槽体稳定性。基于Westergaard附加质量模型和Housner有限元流固耦合模型,构建了不同振型阶数下的渡槽结构有限元模型,分析了空槽运行(工况1)、设计水位运行(工况2)工况下的混凝土渡槽结构自振特性。结果表明,振型阶数的增加会导致渡槽自振周期降低、自振频率增加;同一种振型阶数下,工况2的自振周期延长,横向振动特征更显著,表明水体会加剧自振现象。     

考虑流固耦合的大型渡槽动力特性计算

为计算大型渡槽考虑流固耦合的动力特性，以Housner理论为基础，建立了考虑流固耦合的大型渡槽薄壁梁段单元的动力分析模型，利用此模型编写计算机程序，计算了南水北调中线工程某大型渡槽结构在多种工况下的自振频率和振型，计算结果表明，渡槽槽内水体与槽身的动力耦合对渡槽结构的自振频率和振型影响显著，在对大型渡槽结构进行动力特性计算时，采用考虑相应水位的流固耦合模型比较符合渡槽结构的实际情况。     

下承式桁架拱渡槽三维有限元抗震分析

结合山西省某引水工程下承式桁架拱渡槽结构抗震设计,采用ANSYS软件,建立空间实体有限元分析模型,通过模态分析确定结构固有频率及其振型,由振型分解反应谱原理,求解渡槽整体结构的空间地震响应,并利用渡槽结构的静、动力特性,获得了渡槽各构件控制截面的等效内力,为工程抗震设计提供了可靠依据。     

考虑流固耦合的大型预应力渡槽地震反应分析

借助大型通用有限元软件ANSYS对“渡槽槽身+槽内水体+预应力钢绞线”复杂体系进行有限元模拟研究,并编制相应程序,计算了南水北调中线洺河渡槽在同步激励作用下的地震时程响应,进行地震荷载作用下的强度和刚度校验,从而确定了渡槽的抗震性能,为实际工程提供了有价值的参考。实例计算表明,该模型及方法可为具有流—固耦合特征的大型预应力渡槽结构的抗震设计提供实用有效的方法。     

某高地震区、大跨度渡槽地震响应分析

通过三维有限元软件建立渡槽结构三维模型,对渡槽在空槽工况、设计水位工况及最高水位工况下整个结构的地震响应进行分析计算,提取各工况下槽身、槽墩的位移及应力结果,通过提取排架柱弯矩和截面剪应力,表明横槽向地震比顺槽向地震更容易使排架柱发生剪切破坏,分析结果为类似工程结构设计提供参考依据.     

渡槽结构非线性隔震研究

采用流固耦合渡槽薄壁结构梁段单元有限元模型,分别利用双线性模型和Wen模型来模拟铅芯橡胶支座的非线性滞回恢复力特性,对某大型渡槽结构进行了空间隔震响应研究。计算结果表明,无论是渡槽设计水位还是渡槽空槽情况,采用铅芯橡胶非线性隔震支座对渡槽输水建筑物均起到较好的减、隔震效果。建议在大型渡槽抗震设计时,可采用铅芯橡胶支座取代普通橡胶支座,以提高渡槽的整体抗震性能。     

大型联体式矩形渡槽流固耦合动力特性分析

渡槽是南水北调工程中大量使用的输水建筑物,国内外的研究主要集中在结构选型、优化设计、结构抗震等方面.以Housner理论为基础,用空间实体有限元法建立了考虑流固耦合的大型渡槽动力分析模型,利用此模型编写程序,计算了南水北调洺河渡槽在多种工况下的自振频率和振型.结果表明,在对大型联体式矩形渡槽进行动力计算时,水体与结构的耦合动力作用不容忽略,其重点应加强结构横向及侧墙抗震.     

基于ANSYS模拟的引水渡槽水利工程动力响应特征分析研究

针对苏北某引水渡槽水利工程开展地震动力响应特征分析,利用ANSYS有限元软件,建立三维有限元模型,分析渡槽结构自振特性与地震动力响应特征。结果表明:(1)研究了有无水工况下渡槽结构振型分布特征,分析了水流作用对渡槽振型特征影响较弱。(2)渡槽结构自振频率均与计算阶次呈正相关,但前10阶次自振频率增长幅度高于后10阶次,有水工况下自振频率显著低于无水工况,第1阶次下有水工况相比无水工况降低26.2%。(3)地震动荷载下,渡槽支撑结构中下部承台应力值最大,达1.77 MPa;渡槽各特征点同一方向的加速度时程曲线一致,顺渡槽向峰值加速度均维持在0.35 m/s~2,但竖向峰值加速度相比顺渡槽向降低51.4%。研究结果可为引水渡槽等水工结构动力响应特征研究提供一定参考。