桩基梁式多侧墙渡槽抗震可靠度研究

将桩基梁式多侧墙预应力渡槽分解为槽身部件、槽身、槽身+槽墩等力学研究对象,对每一研究对象分别采用拟静力法、底部剪力法、振型分解反应谱法及Housner方法,建立地震作用模式及地震可靠度计算模型,以不同模式下结构可靠指标β的均值来评价结构的抗震可靠性,计算了南水北调中线渡槽工程实例.结果表明:在水平地震影响下,槽身在槽墩...     

基于ＩＤＡ的渡槽结构地震易损性分析

渡槽结构是由槽身、槽墩和支座等相互关联的构件组成的结构系统。强震作用下,仅用单一构件的地震易损性来评价渡槽结构系统的地震易损性,往往会高估渡槽的抗震能力。为研究渡槽结构系统的地震易损性,以一座三跨等距简支梁式渡槽为研究对象,基于ＯｐｅｎＳＥＥＳ平台建立了有限元动力分析模型,采用增量动力分析法（ＩＤＡ）计算了槽墩、盖梁处板式橡胶支座以及槽台处聚四氟滑板支座三种构件的横槽向地震易损性;然后,分别通过一阶界限法和二阶界限法,建立了渡槽结构系统地震易损性曲线,并进行了对比分析。结果表明,地震作用下,渡槽结构的板式橡胶支座与聚四氟滑板支座相比槽墩更容易发生损伤;渡槽结构的系统易损性大于单一构件的易损性;二阶界限法所得结构失效概率区间均位于一阶界限法上下界之间,相比一阶界限法,采用二阶界限法建立的系统易损性曲线来评估渡槽结构的抗震性能更为合理。     

基于ALE方法的渡槽流固耦合数值模拟

地震作用下渡槽动力响应研究是渡槽抗震设计的关键环节。基于ALE理论,选用显式动力分析软件LS-DYNA,研究了地震作用下水体晃动产生的动水压力对渡槽槽身位移和应力的影响。结果表明:槽体结构的横向位移及应力随渡槽槽内水深的增加而增大;在横向地震波的激励下,槽身上部横向位移大于下部;在水体的晃动效应下,槽身底部应力较大。     

梁式多侧墙渡槽结构地震位移响应分析

以开口型渡槽为研究对象,应用housner理论,建立流固耦合力学模型,选择中周期地震波,施加于渡槽结构的X、Y、Z方向,运用ANSYS分析软件及结构动力分析的时程分析法,对渡槽结构进行地震响应分析,计算4种工况(空槽、中槽过水、两边槽过水、全部过水)下,渡槽结构各部件(槽身、槽墩、侧墙、底板)的位移响应。结果可知,槽身侧墙的横向抗震能力相对较低,是各种工况下的安全控制因素;流固耦合作用下,渡槽的不同结构部位,其最不利的工作状况不同;水平向地震影响(无论是横槽向还是顺槽向)下,工况4最为不利;槽身横槽向地震位移远大于顺槽方向;水平向地震激励引起的渡槽地震响应,大于竖向激励引起的地震响应。     

桩基梁式多侧墙预应力渡槽体系可靠度研究

对桩基梁式多侧墙预应力大型渡槽工程,以槽身构件+槽身+支承槽墩+桩基为研究对象,建立了体系可靠度计算模型,以南水北调中线洺河渡槽为例,计算了不同槽内水深、不同季节输水、不同抗力折减度及不同抗力变异度时,结构体系可靠指标及主要失效模式可靠指标。结果表明:随水深增大,体系可靠度及体系中槽身与桩基的可靠度降减十分明显,遇偶然因素作用引起抗力折减时也出现相似情况;而结构老化引起的体系可靠度降减较为平缓;不同季节输水时体系运行可靠度相差不大;当不考虑桩端承载力时,桩周抗滑稳定可靠度极低。     

考虑槽身与槽内水体流固耦合的渡槽地震反应计算

基于考虑槽身与槽内水体流固耦合的渡槽薄壁梁段单元的动力分析模型,计算了南水北调中线工程某渡槽结构的地震反应.计算结果表明,随着水位的上升,渡槽结构地震反应增大;考虑槽身与槽内水体流固耦合时,渡槽结构的横向地震反应、伸缩缝相对折角小于不考虑流固耦合的情况,而槽身横截面绕轴线转角却大于不考虑流固耦合的情况,说明槽身与水体的相互耦合对渡槽结构地震反应影响显著.因此,在对渡槽结构进行地震反应计算时,应采用能考虑相应水位的渡槽流固耦合动力分析模型,并计算渡槽在不同地震波激振下的地震反应才能综合反映渡槽结构在地震作用下的实际情况.     

某高墩渡槽静动力响应及支座型式分析研究

通过采用有限元法对某输水工程的预应力高墩渡槽进行结构应力和变形分析,获得了槽身、槽墩在施工期以及运行期不同荷载工况下工作性态,并重点分析了槽身与槽墩支座采用刚性连接的利弊。计算表明,各工况下渡槽变形和强度满足规范要求,设计总体上是合理的,但在设计预应力作用下,槽身呈两端上翘的反拱状态,使得槽身底面局部处于受拉状态,因此从改善应力状态的角度,可考虑适当减少预应力钢绞线的数量。在风荷载下,渡槽横向位移较大,支座固定连接可降低风荷载引起的槽身横向位移,但对改善重力荷载和温度荷载下的槽身应力没有明显效果,而且在地震工况下会显著增加槽墩底部以及墩槽结合部位的拉应力,因此采用固定连接与盆式支座相比没有优势。     

设置铅芯橡胶支座隔震的渡槽非线性地震反应分析

应用Wen微分型恢复力模型与双线性恢复力模型，分别模拟铅芯橡胶隔震支座的非线性滞回恢复力特性．采用时程分析的方法，对南水北调水泉沟大型渡槽进行了横向地震非线性反应分析．计算结果表明：两种方法计算所得结果相符．采用铅芯橡胶支座隔震后，渡槽上部结构运动特性得到改善：地震反应加速度减小，槽身与支座的相对位移减小．槽身近似作刚体平动；槽墩墩顶位移、加速度及墩底弯矩、剪力减小．研究表明设置铅芯橡胶支座对渡槽的横向地震起到了明显的控制作用，计算结果对渡槽减隔震设计有一定的参考价值．     

渡槽结构考虑流固耦合地震响应及求解敛散性

基于所建立的考虑流固耦合渡槽梁段单元动力分析模型,对渡槽结构在多务地震波下的地震响应进行计算分析.该模型综合考虑了渡槽横向、竖向、纵向、自由扭转和约束扭转变形,以及槽内水体与渡槽槽身的流固动力相互作用的影响.结合工程算例探讨了大型渡槽结构考虑流固耦合地震时程响应解答的敛散性,结果表明:计算是收敛的、可靠的.说明该模型是考虑渡槽内水体流固耦合作用实用的地震响应模型,计算结果可为大型渡槽抗震设计提供参考.     

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.     

矩形渡槽槽身结构时变可靠度分析

为分析服役期内渡槽安全度变化，将时间离散法引入渡槽结构时变可靠度计算中。基于工程实例，建立矩形渡槽槽身纵向和横向两个方向3个部位的承载力和抗裂极限状态方程以计算时变可靠度，用蒙特卡罗法的计算结果验证其精度，并与动态可靠度法计算结果进行比较。结果表明：渡槽结构纵向承载力可靠度随服役年限下降，尤其在服役后期降幅远大于横向承载力，纵向承载力极限状态为渡槽寿命的控制状态；纵向和横向抗裂可靠度较承载力可靠度下降均较慢；由于初始值不高，底板抗裂可靠度在服役后期略低于目标值；时间离散法计算结果整体误差相对较小，尤其对服役后期的结构安全性评价更精确，其计算精度比动态可靠度法更高，因此，应用时间离散法进行渡槽可靠度计算和安全性评价更为合理。     

考虑非正态变量相关性的重力坝抗滑稳定可靠度研究

为了研究相关非正态变量对重力坝抗滑稳定可靠指标的影响,采用Jc法、映射变换法和实用分析法计算了具有独立非正态变量时某重力坝抗滑稳定的可靠指标,以及用二阶矩矩阵法计算了非正态变量抗剪断摩擦系数f和黏聚力c字在相关性时重力坝抗滑稳定的可靠指标。通过计算分析表明：理论上Jc法、映射变换法、实用分析法三种方法对独立非正态变量的正态化处理方式有所不同,但对于文中实例计算结果基本一致;当变量间不考虑相关性时二阶矩矩阵法蜕化为Jc法;重力坝抗滑稳定的可靠指标随着f和c之间负相关系数的减小而增大,f和c’采用正态分布概率模型计算的重力坝抗滑稳定的可靠指标比f和c采用对数正态分布概率模型计算的重力坝抗滑稳定的可靠指标小。     

南水北调中线穿黄渡槽工程抗震分析

应用振型叠加反应谱法对南水北调中线穿黄薄腹梁渡槽工程进行了抗震分析，对渡槽抗震中比较突出的槽内水体与槽壁的动力相互作用、盆式支座的简化，以及桩、土和桩与结构的动力相互作用等问题进行了符合工程要求的合理简化处理，对场地的地震动参数给出了合理的确定方法．分析结果表明：渡槽工程结构的动位移、动应力和静动综合反应满足设计要求．     

考虑流固耦合作用的双槽渡槽地震响应分析

为研究考虑流固耦合的大型双槽渡槽结构动力响应特性,采用空间8节点非协调元,基于流固耦合动力相互作用理论及弹性理论推导计算公式,编制了有限元计算程序。对南水北调中线双洎河渡槽的典型三跨进行了模态分析和地震时程响应计算,结果表明:槽内有水将大大增加渡槽结构质量矩阵中的数值,使结构自振频率明显降低,考虑流固耦合动力作用工况较空槽工况对应的地震响应值(包括位移、速度、加速度等)大,对结构整体抗震不利。     

拱坝坝肩抗震稳定分析

高拱坝坝肩抗震稳定分析是建于地震高烈度区的高拱坝抗震设计的关键课题之一。本文将传统的用于块体稳定分析的刚体极限平衡方法和有限元计算分析相结合，求解拱坝坝肩抗震稳定问题。具体作法是：有限元网格剖分时，尽可能布置有限元节点于拱坝坝肩的可能滑动块体表面。完成有限元静动力分析后，将块体表面各节点的静动应力进行积分，求出块体拱推力、作用于块体上的地震荷载等，然后由刚体极限平衡法求拱坝坝肩抗震稳定安全系数。上述方法的特点是能充分利用有限元和刚体极限平衡两种分析方法的优点，可以提供安全系数时程曲线，安全系数的定义与现行规范一致，易为设计人员所接受。     

大型多槽式矩形渡槽结构静力分析

根据大型多槽式矩型渡槽槽身结构及其受力特点,采用结构力学法使复杂的空间结构分离成相互联系的两个平面问题:横向计算时,横梁底部弹性支承在各纵梁上,根据力法位移协调理论,给出了双槽式和三槽式渡槽横向结构弹性支承反力的计算公式,并依此求得结构的横向受力与弹性支承反力;以弹性反力作为荷载,反向作用于纵梁上,从而进行纵向梁的受力分析。通过三维实体有限元软件(MIDAS)对某大型三槽式渡槽单跨槽身整体进行了建模分析,并将结构力学法和有限元法计算所得结果进行了比较分析,验证了方法的合理性和公式的准确性。利用其进行渡槽结构计算,能满足工程设计的精度要求。     

大型渡槽结构随机地震反应与抗震可靠度分析

应用概率密度演化理论,分别研究了大型渡槽结构槽内水位变化以及水体与渡槽相互作用情况下的随机地震反应与抗震可靠度问题。分析结果表明,渡槽结构随机地震反应的概率分布呈现非规则分布,大型渡槽结构的随机地震反应与失效概率随着槽体内水位上升而显著增大。当槽体内水位一定时,考虑水体晃动对渡槽结构的影响,其地震反应却明显偏小,且抗震可靠度大幅提高。