渡槽结构动力性能的有限元分析

为分析南水北调水利工程某渡槽的结构动力性能,以便对工程设计提供有力支持,采用８结点空间块体单元对渡槽进行有限元离散,借助ＳＡＰ９３有限元分析软件,对该渡槽进行４种工况（槽内无水、槽内有水、渡槽无伸缩缝、渡槽有伸缩缝）下的模态分析及地震荷载作用下的动力响应时程计算,结果表明：在无水情况下,无伸缩缝时的各阶频率均大于有伸缩缝时对应的各阶频率;在渡槽有水民政部下也有同样的结果,对于具有相同结构的渡槽,无     

大型预应力梁式渡槽动力特性分析

渡槽结构的动力特性分析是渡槽结构地震响应分析及抗震设计的基础.采用有限元分析软件ANSYS对滏阳河渡槽进行动力特性分析,水体和槽壁之间的相互作用采用附加质量法来处理,计算分析矩形渡槽在不同水深时的自振频率和主振型.计算结果表明:水体对渡槽结构主振型的影响可以忽略不计,但是对渡槽结构自振频率的影响很大;渡槽的频率随水深的加深而减小.研究结果可以为滏阳河渡槽的抗震设计及其防护提供依据.     

渡槽结构动位移的动力有限元分析

结合某渡槽工程实例，给出渡槽结构抗震设计的计算条件、工况，采用动力有限元法对该渡槽结构的地震反应和动位移进行了计算．计算结果显示。槽内是、否或全部、部分有水，对结构整体的动位移均有一定影响．其中，中槽有水比边槽有水所产生的位移大，且位移分布复杂；河道是否有水对结构位移也有一定的影响．所得结论为渡槽结构的抗震设计提供了依据．     

渡槽仿真参数确定及其非线性接触风振分析

为研究渡槽仿真参数确定及其非线性接触的风振响应规律:首先,建立了考虑跨间非线性接触的三跨渡槽有限元模型,并以实测频率为目标值,采用响应面法对有限元模型进行了参数确定;其次,通过自回归滑动平均模型模拟了脉动风场,并对渡槽的有限元模型进行了脉动风压下的非线性接触求解,对渡槽结构风振响应进行了分析,并将单跨、跨间无连接等模型的风振分析结果进行对比。结果表明:跨间接触面较大的拉、压应力集中在槽外壁一侧、槽内壁和槽身顶架处,有较大的剪应力出现在跨间部位,并且向槽身延伸,反映出混凝土的塑性变形趋势。考虑跨间接触后,风振位移及速度响应整体变小,单跨模型位移响应值偏小,所以,对渡槽动力进行研究应该考虑多跨效应。     

TH-Levy型索穹顶局部构件失效时的受力性能

对存在脊索、斜索、环索或撑杆等局部构件失效时的新型TH-Levy索穹顶和传统型Levy索穹顶进行受力性能研究.采用非线性有限元法对在满跨荷载和半跨荷载作用下2种类型结构的静力性能进行对比分析,采用Block Lanczos法对2种类型结构的动力性能进行对比分析.分析结果表明,新型索穹顶的上环索在控制结构内力分布的均匀性和减小结构变形上起着重要作用. 当单根脊索失效时,新型索穹顶在设计荷载作用下能够保持较好的受力性能,传统型索穹顶完全失去承载能力;当单根斜索失效时,新型索穹顶的受力性能略优于传统索穹顶,二者在设计荷载作用下均能保持较好的受力性能;当单根环索或撑杆失效时,新型索穹顶未失效的部分结构仍然具有承载能力,可以避免完全坍塌,传统索穹顶完全丧失承载能力;新型索穹顶完整结构的各阶自振频率大于传统型索穹顶,单根脊索或斜索失效时的各阶自振频率下降幅度均小于传统型索穹顶,表明新型索穹顶的动力性能和结构刚度优于传统型索穹顶．     

多槽体渡槽的自振特性分析

应用三维动力有限元方法 ,对某多槽体渡槽自振特性进行了分析 ,重点分析了其自振频率、振型、动力放大系数的特点 ,得出了一些有意义的结论 .     

考虑土体各向异性的在役钢筋混凝土渡槽结构动力分析

为了更加合理地分析地震荷载下土体对渡槽结构动力响应的影响,基于莫尔-库伦准则、TI介质双渐近-多向透射边界原理以及Newmark隐式数值积分法,建立了可考虑横观各向同性土层与TI介质双渐近-多向透射边界的渡槽动力计算模型。根据上述动力计算模型编写了相应的计算程序,并利用计算程序对不同工况下的渡槽模型进行了计算与分析。结果表明:在渡槽动力分析中,考虑横观各向同性土层的渡槽的最大位移比考虑各向同性土层的渡槽的最大位移有所增加,最大应力有所减小;引入TI介质双渐近-多向透射边界时,渡槽的最大应力与最大位移均有一定程度的下降。在进行渡槽动力分析时,考虑横观各向同性土层并引入TI介质双渐近-多向透射边界能更好地模拟工程实际。     

某大型拱式渡槽动力三维有限元分析

以宁夏七星渠新清水河渡槽为研究对象,采用有限元软件Sap2000,建立了拱式渡槽的三维有限元模型。考虑自重和地震等外荷载对渡槽的影响,采用反应谱法,分析渡槽动力情况下的强度、刚度以及结构整体稳定的情况。结果表明,渡槽在地震工况下拱圈梁承载力满足规范要求,拱顶排架柱根部出现最大破坏弯矩,排架柱顺桥向斜截面受剪承载力不足。根据计算结果,提出了修补建议,为之后的全面除险加固提供了设计依据。     

流固耦合对大型渡槽纵向地震响应的影响分析

以大跨度简支梁式渡槽为对象,研究了流固耦合对其纵向地震响应的影响。试验表明流固耦合对渡槽纵向位移地震响应影响明显,说明纵向流固耦合作用不可忽视。其次,在渡槽有水的情况下,采用附加水质量方法的计算结果会有比较大的误差,应该充分考虑到流固耦合的影响。另外,在设计中可用无水情况作为渡槽纵向抗震的控制工况。     

某空腹式双曲拱桥承载力现场测试与分析

为检验在役双曲拱桥的承载能力与动力特性,对某净跨为36 m空腹式双曲拱桥进行了静载试验、动载试验及空间有限元分析。测试结构的静态应变、动态应变、挠度、自振频率、振型及加速度等结构反应,计算得出冲击系数。将实测结果与有限元结果进行对比分析,结果表明：应变校验系数为0.5~0.9,结构具有较好承载力。实测的各阶频率及相应振型与有限元计算结果比较吻合,桥梁整体竖向刚度较好。     

大型双槽渡槽动力特性分析

采用 2 0结点空间块体单元剖分渡槽槽身和槽墩 ,分别用耦合自由度、低刚度块体单元、多个弹簧单元模拟槽身横向拉杆和加劲肋、渡槽槽内水体及盆式橡胶支座 ,建立大型双槽渡槽结构动力分析的有限元模型 ,并对南水北调水利工程某大型双槽渡槽进行了多工况动力特性分析 ,探讨了渡槽横向拉杆、槽内水体及盆式橡胶支座等多种因素对渡槽整体动力性能的影响 .计算结果表明 ,渡槽横向拉杆对渡槽的横向动力特性影响不可忽略 ,盆式橡胶支座竖向刚度在一定范围内影响渡槽的动力特性 ,槽内水位的高低及分布情况对渡槽的动力特性影响很大 .     

大型渡槽上、下部整体三维有限元动力分析

采用有限元方法对大型穿河渡槽进行了上、下部结构整体动力学分析，得到了槽内不同水量时结构的固有频率及在地震荷载作用下渡槽的动应力分析结果。计算表明：大型渡槽结构的动力学特性与其它结构相比具有其本身特有的性质，这些特性为进一步实施动力学控制提供了良好的借鉴     

考虑流固耦合的矩形渡槽动力分析

针对大型矩形渡槽的动力分析问题,建立流固耦合(FSI)系统的位移-压力(ui,p)有限元格式,固体域以位移为自由度,流体域以压力为自由度,给出流固耦合系统的动力特性方程;并基于FSI的(ui,p)格式建立槽体-水体-槽墩-基础-地基系统的力学计算模型,采用模态分析法和拟静力法分别求解6种水深(空槽、1/4水深、半槽水深、3/4水深、设计水深、满槽水深)下渡槽的动力特性和动力响应.计算结果表明,基于FSI系统的(ui,p)格式,考虑了槽体与水体的相互作用,提高了计算精度,同时也得出不同水深下渡槽结构动力特性和动力响应的变化规律.     

流固耦合系统的位移-压力(u_i,p)格式在U型渡槽抗震分析中的应用研究

针对大型U型渡槽槽形特征和抗震设计问题,建立了适于U型渡槽流固耦合(FSI)系统动力分析的位移-压力(u_i,p)有限元格式,给出流固耦合系统的动力特性方程;并基于FSI系统的(u_i,p)格式建立渡槽槽体-水体-槽墩-基础-地基系统的力学模型,采用非对称模态提取法求解了4种水深下渡槽的动力特性,并用隐式-显式积分算法计算了4种水深、2种强震作用下大型渡槽的动力响应.计算结果表明,基于FSI的(u_i,p)格式,考虑到槽体与水体的相互作用,适应曲边FSI边界条件.简化了计算模型,提高了计算精度,同时也得出不同水深、不同激励下渡槽结构动力特性和动力响应的变化规律等结论,可为大型渡槽及同类工程抗震设计提供参考.     

南水北调中线穿黄工程U形薄壳渡槽静动力分析

U形薄壳渡槽方案是南水北调中线穿黄工程渡槽方案之一,在考虑了预应力、温度、地震惯性力和动水压力对结构的影响的基础上,对其进行三维有限元计算分析.结果表明,U形薄壳渡槽具有良好的变形和应力条件,是一种很好的渡槽结构形式.     

基于(u_i,p)格式的U型渡槽动力特性及动力响应分析

结合沙河渡槽的设计要求,考虑渡槽在正常运行过程中槽内水体与槽身产生的动力相互作用,采用流固耦合的理论,建立了水体和结构的耦合场模型,然后对渡槽进行了振动特性分析,探讨了渡槽在6种工况下的模态变化范围,用拟静力法进行动力响应计算,得出渡槽结构在地震作用下位移和应力响应的最值及随时间变化的规律,为该渡槽的抗震设计提供依据.     

万家寨"引黄入晋"工程沿线渡槽冬季结冰分析

万家寨“引黄入晋”工程地处内陆深处,冬季气候恶劣,其中渡槽结构中水体可能会结冰,为给渡槽结构是否采取保温措施提供决策依据,建立了渡槽中水体温度计算模型,计算了处于停滞状态时渡槽水体的结冰时间,分析了处于流动状态下的水温情况,计算结果表明渡槽中的水深和水体温度影响水体结冰时间,其中水深影响大;为防止冬季水体结冰,引水沿线应保持较高流量。