桩—土—渡槽—水相互作用动力特性分析

目前,对渡槽抗震性能的研究多集中在槽身与水体的流固耦合问题上,对桩土间的动力相互作用则研究较少,然而桩土相互作用会影响渡槽结构对动荷载尤其是地震荷载的反应。为探究桩土相互作用对渡槽结构动力特性的影响,采用大型有限元软件ABAQUS对南水北调中线工程双洎河渡槽建立了同时考虑流固耦合和桩土相互作用的桩—土—渡槽—水三维仿真力学模型,并进行了不同工况下的自振频率及振动模态分析。结果表明,与固结模型相比,考虑桩土相互作用的渡槽结构在地震荷载作用下自振频率减小,桩土相互作用改变了渡槽结构动力特性。     

铅芯橡胶隔震双槽渡槽设计与动力分析

结合南水北调中线工程,利用铅芯橡胶隔震技术对双洎河大型双槽渡槽进行隔震设计,采用Housner模型考虑水体与槽身流固耦合作用对其进行有限元动力分析。与非隔震渡槽相比,隔震渡槽的频率大幅降低;随隔震周期的增加,隔震渡槽振型保持不变;槽身底部剪力减小,支座位移增大。等效线性模型计算的地震响应极值大于双线性模型,偏安全。结果表明,铅芯橡胶隔震技术可显著降低渡槽结构的地震响应,且隔震周期越大,降幅亦越大。     

考虑流固耦合的大型渡槽动力分析

针对渡槽动力性能对大型水利工程安全运行的影响问题,基于南水北调工程中某大型（三槽）渡槽工程构造型式,利用大型有限元分析软件建立了三维有限元模型,并对槽中无水及送水工况进行了动力特性和地震动力时程相应分析。结果表明,在动力反应中,槽内水体有明显的震荡,不同工况下渡槽的动力特性及动力响应都有明显的区别;渡槽侧墙是结构的抗震薄弱部位,在地震作用时正常运行工况下侧墙高度能够保证槽内水体不溢出。     

基于ADINA的重力坝地震响应分析

针对云南阿海重力坝,利用大型有限元软件ADINA分别基于流固耦合理论和Westergaard附加质量方法建立了动力数值分析模型,并进行了自振特性和地震响应计算.结果表明,两种模型的自振频率较接近,附加质量模型的地震响应大于流固耦合模型.在重力坝抗震研究中,利用ADINA的流固耦合模型考虑水体的影响更接近实际工程.     

考虑流固耦合的渡槽结构动力参数反演

流固耦合渡槽的动力结构参数反演对于评价渡槽结构的健康状态尤为重要。结合粒子群与遗传算法,基于南水北调工程某穿黄渡槽模型动力试验测试数据,分别采用HOUSNER模型与附加质量模型进行渡槽结构动力参数反演。结果表明,与传统遗传算法相比,该算法具有更好的全局寻优性能和收敛速度,可用于流固耦合作用下渡槽的动力参数反演;HOUSNER模型比附加质量模型能更好地反映水体对结构的作用。     

考虑复杂因素影响的升船机塔柱地震响应分析

以景洪水电站水力浮动式升船机为例,研究升船机高耸塔柱在地震工况下的动力响应及地震响应影响因素。采用时程分析法计算升船机塔柱在三向地震作用下的位移、加速度和应力响应,同时对竖井内水体和塔柱的流固耦合作用、地基辐射阻尼效应及鞭梢效应等因素对塔柱地震响应的影响做了对比分析。结果表明,水力浮动式升船机塔柱结构应力状态复杂,塔柱联系梁、竖井矩形截面四角等部位出现明显的拉应力集中;水体流固耦合模型比竖井无水工况塔柱各高程应力提高了0.4%~12.3%,水体附加质量法较水体流固耦合模型计算结果差别较大;地基辐射阻尼效应等因素对塔柱地震响应的影响显著,在塔柱地震响应分析时应给予重视。     

大型双槽渡槽非线性地震响应分析

为了研究双槽渡槽薄壁结构弹塑性动力特性,建立了渡槽薄壁结构弹塑性动力分析模型,该模型集渡槽薄壁结构线弹性模型和非线性多弹簧模型为一体,应用多弹簧等效关系模拟结构塑性铰区的非线性滞回特性,以老张庄渡槽为例,开展地震荷载作用下双槽渡槽线弹性和非线性地震响应计算。经结构线弹性和非线性地震响应比较,结果显示两者存在差异,即位移反应弹塑性解均大于线弹性解,内力反应弹塑性解均小于线弹性解。这说明开展大型双槽渡槽结构非线性地震响应分析很有必要。     

Hardfill坝地震动力响应的比较分析

针对Hardfill坝具有高抗震性和高安全性的优势,基于大型有限元软件ADINA,分别运用附加质量法和流固耦合理论并辅以空库时大坝的动力特性,比较分析了Hardfill坝地震动力响应.结果表明,两种方法求得的坝体自振频率基本相同,但以附加质量模型为基础的坝体动力响应大于用流固耦合理论求得的数值.故用附加质量法分析Hardfill坝的地震动力响应基本可行,但计算结果较保守.     

大型多槽式矩形渡槽动力特性及地震响应分析

基于Housner模型,考虑地震影响下晃激荡水体与槽身间的相互作用力,建立了流固耦合动力分析模型,并以南水北调中线工程为例进行了大型多槽式渡槽的动力特性与地震位移时程响应分析.结果表明,开敞式多侧墙槽身横向抗震能力起控制作用,尤其应加强边墙、中墙两端抗震防护,可为类似工程抗震设计提供参考.     

不同地基模拟及流固耦合方式对渡槽地震响应分析

为探究地基模拟及流固耦合方式对渡槽地震动响应结果的影响,以长岗坡渡槽为例,考虑水体-结构-地基的耦合作用,对渡槽模型进行直接流固耦合(FSC)无质量地基、FSC粘弹性边界、Housner无质量地基、Housner粘弹性边界四种模拟组合的地震动响应分析。结果表明,模拟粘弹性边界地基得到的应力-位移响应结果均小于无质量地基的结果,其FSC模型中支墩最顶部A点Y向(横槽向)正向位移增幅最大,从0.003 35m增至0.008 61m;FSC模型得到的地震位移响应结果相较于Housner模型均降低。