考虑剪力滞影响的渡槽单元质量矩阵分析

有限元法在结构分析中的应用已经非常成熟,但是在很多具体模型中,由于要求不一样,结构单元刚度矩阵和单元质量矩阵需要考虑的内容不一样,因此结构单元刚度矩阵和单元质量矩阵的型式和内容也有所区别。文章采用理论方法推导出渡槽结构考虑剪力滞影响的单元质量矩阵,使有限元法在渡槽结构的非线性反应分析中得到应用。     

动水作用下大型渡槽结构有限条法地震反应分析

根据有限条法原理,把渡槽槽身划分为若干有限条,推导出渡槽槽身结构的单元刚度矩阵、质量矩阵的显示表达式.采用空间梁单元模拟渡槽支架,联接槽身和支架的支座采用弹性元件单元模拟;采用附加质量法考虑水体的动水作用;计算了大型渡槽结构在三种工况分别输入三种地震波作用下的时程响应.     

大型渡槽有限条法自振特性分析

根据有限条法原理,把渡槽槽身划分为若干有限条,推导出渡槽槽身结构的单元刚度矩阵、质量矩阵的显示表达式;采用空间梁单元模拟渡槽支架;联接槽身和支架的盆式橡胶支座采用弹性元件单元模拟。编写程序具体计算了某大型渡槽的自振频率,并用ansys对大型渡槽进行模态分析,对比计算结果验证本文模型的正确性。并分3种工况对大型渡槽结构自振特性进行分析。     

大型渡槽有限条法地震反应分析

根据有限条法原理,把渡槽槽身划分为若干有限条,推导出渡槽槽身结构的单元刚度矩阵、质量矩阵的显示表达式;采用空间梁单元模拟渡槽支架;联接槽身和支架的盆式橡胶支座采用弹性元件单元模拟.编写程序具体计算了某大型渡槽的自振频率,并用ansys对大型渡槽进行模态分析,对比计算结果验证本文模型的正确性.并计算了大型渡槽结构在3种工况分别输入EL-Centro、Taft、天津地震波3种地震波作用下的地震时程响应.     

预应力混凝土连续箱梁渡槽横向结构设计

为解决预应力混凝土(PC)连续箱梁渡槽结构设计中，槽身横向受力分析不准确导致腹板、底板容易发生开裂的问题，结合南流江渡槽工程，基于框架分析法建立作用在若干个弹性支承上的PC连续箱梁渡槽横向框架力学模型，采用箱梁全截面纵向抗弯刚度计算横向框架的总支承刚度，再根据箱梁各构件的抗弯刚度进行分配，由矩阵位移法求解渡槽横向内力。研究了不同纵向位置和不均匀支承刚度对PC连续箱梁渡槽横向受力的影响，采用极限状态法建立了PC连续箱梁渡槽横向结构配筋设计方法，完成了渡槽横向结构设计。最后通过建立渡槽实体有限元模型进行对比分析，验证了弹性支承框架法对PC连续箱梁渡槽横向受力分析的适用性和准确性。     

带横杆多纵梁式矩形渡槽结构内力分析

结合交口灌区总干渠跨相排干沟渡槽设计实例,考虑槽身横向和纵向结构变形协调,横向结构底部弹性支承在各纵梁上,应用实用空间法对带横杆多纵梁式矩形渡槽槽身结构进行内力计算,分析了横杆及主梁刚度对结构内力影响。结果表明:增加横杆使横梁跨中弯矩减少,但使侧肋弯矩增大,横杆使横向结构内力分布更加均匀,常常被称作拉杆的横杆,实际上受到压应力作用;随着纵梁刚度增大,渡槽竖向变形减小,横向结构所受弯矩减小,纵梁的荷载分布不均匀现象减小。所得结论可为同类渡槽结构设计提供参考。     

李家扬水站钢筋混凝土渡槽仿真分析

钢筋混凝土砌石拱渡槽是一种常见的调水工程结构。渡槽布置在混凝土垫层上,垫层作用在砌石拱上,该结构受力均匀,承载能力强。采用有限元法对李家扬水站钢筋混凝土砌石拱渡槽进行了受力分析,分析中考虑了结构自重、水压力、地震荷载作用等影响因素,研究了钢筋混凝土砌石拱渡槽结构的应力和变形的分布规律。     

大型预应力梁式渡槽应力变形监测与仿真分析

沙河渡槽是南水北调中线建设的关键性工程,采用预制吊装的U形梁式渡槽结构形式,体型巨大、受力情况复杂,其施工和运行的安全性对南水北调中线建设具有重要影响。通过渡槽监测方案设计,监测渡槽跨中截面底部纵向钢筋应力及渡槽应变值,考虑渡槽在1 a监测期内温度变化的影响。采用有限元法建立渡槽在施工期和运营期的有限元计算模型,将有限元计算结果与施工期渡槽纵向钢筋应力和渡槽应变的监测结果进行对比分析,验证有限元模型的正确性。利用有限元计算模型分析了渡槽在运营期应力和位移分布规律,给出了渡槽应力和位移的变化云图,研究了渡槽关键截面内表面的应力变化曲线。结果表明,运营期渡槽在纵向和环向预应力作用下内表面基本为压应力,满足抗裂设计要求;渡槽竖向变形很小,满足刚度设计要求;有限元仿真分析结果验证了渡槽结构设计和施工方案的合理性。     

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.     

U型薄壳渡槽槽身设计的研究

U型薄壳渡槽具有造型好、水力条件优越、纵向刚度大、横向内力小等特点，因此广大水利工作者乐于采用．U型薄壳渡槽槽身内力计算一般采用早在70年代提出的等厚壳内力计算的数解法——平面刚性梁法，按纵、横向两个平面分别进行计算，即纵向受力按平面梁理论计算；横向受力按U型曲梁计算．这种计算方法，没有考虑端肋对槽壳的约束，对于跨宽比L／B＜3的中长充槽身是不适用的，这时应采用有限元法、折板法进行计算．本文应用有限元分析程序较全面地分析了长壳渡槽的受力情况，并对长壳渡槽梁法公式进行推导，将计算结果与原型试验和有限元法…     

预应力U型薄壳渡槽结构静动力分析

采用壳体单元和三维等参单元，对大型预应力U型薄壳渡槽静动力特性进行了三维有限元分析。给出了静力分析结果，并与模型试验作了对比。结果表明：结构最大压应力和最大拉应力均满足强度要求。最大位移也满足刚度要求，同时进行了结构的动力特性的计算分析，为渡槽的抗震设计提供依据。     

基于埋置梁广义位移法的桩基拱式渡槽受力分析

桩基拱式渡槽包含梁柱与块体结构,采用有限元分析时应分别采用梁单元与等参单元离散,存在梁单元与等参单元之间转角位移协调问题。从梁单元节点作为主节点的广义位移公式出发,建立了梁单元节点作为从节点时其转动位移与所埋置等参单元节点位移之间的埋置梁广义位移表达式。通过设置不同的网格尺寸和单元刚度,研究了梁单元与等参单元之间采用主从或从主广义位移模式对桩基上拱式渡槽结构分析的适用性,并将分析结论应用于某拱式渡槽的受力分析。研究结果表明,在保证计算精度的前提下,埋置梁广义位移法有效提高了计算效率,可用于梁板柱与块体结构的相互作用分析。     

红旗渠南古洞渡槽应力变形及稳定性分析

针对红旗渠南谷洞浆砌石渡槽结构老化问题,基于Hypermesh软件生成三维有限元网格,建立渡槽的三维有限元模型,采用ABAQUS软件进行渡槽结构应力及变形计算,并采用材料力学法对渡槽结构稳定性进行复核。结果表明:墩台基础最大沉降量为3.05 mm,相邻墩台基础的最大沉降差为0.43 mm;渡槽的最大压应力为4.56 MPa,最大拉应力为1.93 MPa,出现在槽身侧壁局部区域;槽墩抗滑稳定和抗倾覆稳定安全系数最小值分别为10.1和2.4,均大于规范允许值,综合分析表明该渡槽是安全的。     

流体－固体介质中瑞利波特性

本文应用解析法和有限单元法研究了流体－固体介质中平面瑞利波波速度弥散性及位移分布规律．利用有限单元法推导了液体介质中平面瑞利汉传播的单元刚度矩阵和质量矩阵，以及利用解析法获得了半无限层提供的边界力．结合文献（１）给出的固体介质中有限单元刚度矩阵和质量矩阵，本文得到了流体－固体介质中瑞利弥散特征方程和位移计算公式．     

高架渡槽跨下公路行驶车辆动力系统响应的数值分析

本文将渡槽及其跨下公路上高速行驶重型车辆作为动力系统，建立了车辆-路基-渡槽结构系统的动力有限元模型。该模型考虑了跨下高速行驶重型车辆对渡槽的动力作用，采用黏弹性边界作为路基有限域的人工边界，并采用“移动确定荷载法”模拟行驶车辆对路面的作用。首先采用该数值模型模拟在设定现场测试工况下重型车辆以特定速度行进所产生的动力响应，得到了与现场实测数据基本一致的计算结果，从而验证了所提出的计算模型的正确性和有效性。在此基础上，数值模拟了在公路上正常工况和可能发生的极端工况的车辆行驶过程。数值分析显示，渡槽跨下公路上高速行驶重型车辆不会影响其上方渡槽结构的安全。     

有限元计算中土工合成材料渗流问题的处理

将土工合成材料当作矩形实体单元,给出了二维渗流情况下的单元刚度矩阵。通过虚拟实体单元的概念,在将土工合成材料简化为实体单元、接触面单元或杆单元的情况下都能够恰当考虑土工合成材料的渗透性质,而且不影响应力应变分析对单元网格的要求。该方法具有通用性,对二维和三维计算都适用。     

排子河渡槽病险成因分析

针对湖北省大中型灌区混凝土渡槽普遍存在老损率高、破坏严重、制约灌溉效益发挥的现象,以引丹灌区排子河渡槽为研究对象,探讨渡槽出现病险的原因。通过大型有限元分析软件ANSYS分析渡槽各种工况的运行情况。结果表明,若把水工结构中的肋形梁板结构计算模型应用到薄壁梁结构设计中,可能导致计算结果不可靠;将三维实体单元应用于渡槽的有限元分析中,可以最大限度地模拟原结构的实际受力情况。同时,介绍了碳纤维布在渡槽加固中的应用,实践证明用碳纤维布加固渡槽经济效益显著。