倒虹吸结构动力响应分析中计算边界宽度的影响

针对地震作用下计算边界宽度对倒虹吸结构的动力响应情况,以南水北调中线某箱形倒虹吸结构为例,地基采用Mohr Coulomb非线性本构模型,输入人工地震波,利用ADINA软件在静力基础上进行重启动分析,同时对ADINA进行二次开发,实现了循环计算。结果表明,边界宽度对倒虹吸结构的应力和位移值影响不超过10%,且当达到7倍宽度后,基本趋于稳定,而3倍宽度的倒虹吸结构的加速度放大系数较好,且加速度误差也在工程误差范围内。     

地震荷载作用下海上风力机结构动力模型试验

综合考虑弹性相似律和佛劳德数(Fr)相似开展固定式多桩基础海上风力机结构动力模型试验,研究海上风力机整体结构在地震、风、波浪及海流单独及联合作用下的结构动力反应。运用ANSYS建立试验模型的有限元模型,将实测的地震波、风荷载和波高时程等荷载条件施加于数值模型,开展动力时程反应分析。通过试验数据与有限元结果的对比分析得出,在进行地震荷载作用下海上风力机结构动力反应分析时,需要考虑风、波浪等荷载因素的影响;地震、风、波浪荷载之间的耦合作用对结构内力反应具有显著影响,特别是当设计地震峰值加速度较小时,风与波浪荷载作用下的结构内力反应与地震荷载作用时效果相当。     

地震载荷对15 MW海上风力机动态响应的影响

为研究地震载荷对15 MW海上风力机动态响应的影响,基于模态加速度法计算了15 MW海上风力机在风-浪-震耦合工况下的支撑结构载荷、塔顶加速度和气动性能,并与无地震工况下的计算结果进行比较.结果 表明:地震载荷对侧向剪切力和横摇弯矩影响显著,而纵向剪切力及俯仰弯矩主要受到湍流风作用;地震发生后塔顶最大加速度增幅可达44...     

引水工程交叉建筑物结构性态互相影响分析

引调水工程不可避免地存在建筑物交叉跨越的情况，交叉建筑物结构性态关乎工程能否安全运行。依托河南省某输水工程，考虑输引水过程中土体—水体—结构间的耦合作用，建立南水北调中线工程倒虹吸和输水工程中输水管道结构交叉跨越的三维有限元模型，分别考虑结构未修建、完建期和正常运行期，分析各模拟工况下交叉建筑物结构性态影响。结果表明，建筑物交叉跨越会对既存建筑物产生一定影响，尤其是交叉部分结构性态改变较大，倒虹吸结构最大拉应力由0.54 MPa增至0.97 MPa,最大沉降量由-1.38 mm增至-1.90 mm;输水管道拉应力从1.03 MPa增至1.34 MPa,最大沉降量由-3.78 mm增至-4.07 mm,应力值、沉降量可满足工程要求；随着输水管道两道支承埋深增加，倒虹吸所受影响越小。研究结果可为类似工程分析提供参考。     

地震荷载作用下海上电气平台动力模型实验

基于水弹性相似律,完成相似比尺为1∶30的海上电气平台结构动力实验模型的设计。以实测地震动和人工合成地震动作为激励,开展不同地震波作用下的结构动力模型实验。运用ANSYS开展地震荷载作用下的结构动力时程响应分析。通过实验数据与有限元结果的分析对比得出,在较小地震荷载作用下,结构反应极值与地震峰值加速度之间表现为线性关系。随着地震峰值加速度的增加,水-结构的非线性效应不断增强,导致结构反应极值呈现出非线性变化趋势。因此在极端地震荷载作用下,水-结构的非线性影响不可忽略。由结构的频域反应可知,结构的频域响应与结构自身的动力特性和激励地震波的频谱特性密切相关。     

白河倒虹吸工程施工期及充水试验期安全监测分析

白河倒虹吸工程是南水北调中线一期工程中的重要一段,其安全性关系到整个输水工程的安全性及附近人民的生命财产安全,为此有必要对白河倒虹吸工程进行充水试验测试及安全监测。在了解白河倒虹吸工程概况及施工组织情况下布置了白河倒虹吸工程安全监测项目,并分析了白河倒虹吸工程自施工期到充水试验期的监测资料。分析结果表明,施工期各测点测值受施工组织工况影响较大;充水试验期,各测点测值受水荷载影响较大。以上研究成果可为类似工程的监测布置与设计提供参考。     

波浪荷载下桩基-重力式复合结构的动力响应

桩基-重力式复合结构是一种能充分发挥高桩结构和重力式结构优点的新型开敞式深水码头结构型式,为分析波浪荷载作用下该结构的动力响应,利用ABAQUS建立模型,分析了沉箱高度为17、19、21m的桩基-重力式靠船墩的模态特性和波浪荷载下复合结构的上部墩台和中部桩柱的动力响应。结果表明,上部墩台和中部桩柱的位移响应随沉箱高度的增加而减小,墩台加速度响应则呈相反趋势;沉箱高度为17、19m时最大弯矩峰值发生在桩与沉箱的相交位置附近,沉箱高度为21m时最大弯矩峰值出现在桩与墩台的相交位置,不同沉箱高度时最大主应力峰值均发生在桩与沉箱的相交位置。研究结果可为桩基-重力式复合结构的应用提供参考。     

汶川地震实测波作用下高耸进水塔结构损伤开裂分析

以某高耸进水塔为倒,采用ADINA结构分析软件建立了结构—水体动力耦合的三维非线性有限元模型,利用汶川地震中某坝顶处所测得的地震波进行相应的修正处理,作为模型结构的地震动输入,研究了进水塔在正常蓄水位组合地震荷载工况下的地震反应,并分析了其抗震安全性.结果表明,高耸进水塔在实测地震波作用下局部出现损伤开裂,但整体结构仍能确保抗震安全性.     

哈达山工程土坝地震反应三维有限元分析

以哈达山水利枢纽坝址区地震为例,采用三维非线性有限元法建立了土坝和坝基的三维非线性有限元模型,并根据提供的地震动加速度曲线采用动力时程分析法对大坝进行地震反应分析。结果表明,设计地震作用下坝体的加速度、位移和应力反应均小,地震永久变形不明显,约为最大坝高(含坝基覆盖层)的0.10%,整体稳定性满足要求,设计方案合理。     

基于粘弹性人工边界的防洪堤动力有限元分析

以大型有限元软件ANSYS为平台,将地震荷载转化为等效节点荷载,通过对比4种不同人工边界条件对地震波的吸收效应,验证了采用粘弹性人工边界在有限元模型时域数值分析方法中的合理性,分析了不同频率下动荷载对结构动力反应的影响,并以福州市闽江防洪堤工程为例,对比分析了在传统的固定边界与粘弹性人工边界两种边界条件下防洪堤的地震响应。结果表明,粘弹性人工边界方法精度高、易于实现、实用性强。     

深厚淤泥地基海堤与跨海大桥交叉安全影响分析

针对沿海地区深厚淤泥地基上新建海堤对交叉段沿海跨海大桥负摩阻力影响的问题,基于大型有限元计算软件,首先研究了海堤结构、桥梁结构的先后施工次序,提出采用先堤后桥的施工顺序,并分别取土石堤至桥墩桩基之间距离为50、100、150、200、250m进行计算,发现当土石堤至桥墩桩基之间距离为150m时,桥墩水平变位10mm、竖向变位18.3mm、桥桩最大拉应力0.7 MPa,均满足相关规范要求,即对大桥桥墩两侧各150m范围内采用特殊的桩基框架肋板结构海堤衔接,最后通过分析实际沉降监测资料数据,认为该结构保证了大桥的整体安全,达到了预期效果。     

正反悬链线形倒虹吸管身断面研究

针对倒虹吸管身结构形式单一、受力状况较差的问题,采用工程类推和有限元建模分析方法,基 于分析实腹式悬链线拱桥拱轴线确定方法、倒虹吸工作机理和悬链线线形特性,建立了倒虹吸管身断面 正反悬链线线形方程,构建了箱型、圆形和正反悬链线形倒虹吸管身断面形式的有限元模型,并进行了 论证。     

中墩主锚索布置及锚固洞体型优化研究

预应力闸墩在运行过程中,锚固洞、锚块下游面、闸墩颈部等关键部位会产生较大的拉应力。当拉应力过大时,会影响预应力闸墩的安全运行。为改善预应力闸墩的受力状态,采用三维有限元法,从主锚索根数、锚索吨位和锚固洞体型三方面进行优化研究。结果表明,主锚索根数的合理选取,在保证安全运行的前提下能减少投资。在最不利工况下,拉锚系数增大能有效降低闸墩颈部拉应力,但锚固洞、锚块下游面最大主拉应力会有所增加。采用流线型锚固洞体型闸墩能有效降低锚固洞拉应力。为增加闸墩的预应力效果,综合考虑,推荐流线型锚固洞体型,主锚索12根布置,拉锚系数1.96,可为实际工程提供参考。     

跨府河伏龙桥工程的行洪论证分析

针对新建跨府河伏龙桥桥墩尺寸较大,影响河道行洪的问题,通过优化改造伏龙桥工程河段河道断面形式,来减小建桥引起的不利影响。同时采用二维数学模型模拟分析了断面优化前后的行洪过流情况。结果表明,断面改造后,工程河段桥位区附近流场有所调整,桥墩两侧局部流速有所增加,但总体满足抗冲要求,对河道行洪影响较小,拟建桥梁工程总体可满足200年一遇洪水防洪要求。研究结果可为伏龙桥工程建设提供理论依据,也可为类似工程提供参考。     

浅基桥梁墩台下游防护拦沙坝的试验研究

针对典型工程采用水力模型试验的方法对桥墩下游拦沙坝的稳定及防护作用进行了研究,实例表明,在桥墩下游修建拦沙坝作为遏制浅基桥梁附近河段溯源冲刷的工程防护形式是可行的,拦沙坝减缓桥墩附近局部冲刷的作用明显,提出的防护拦沙坝的形式、尺寸等参数为浅基桥梁工程防护设计提供了参考依据。     

强震作用下南水北调双洎河渡槽结构非线性分析

渡槽作为一种常用输水建筑物,若处于地震高烈度区,抗震性能对其运行安全至关重要。为此,基于有限元分析软件ABAQUS开发了一种适用于大型双槽渡槽结构——南水北调双洎河渡槽工程的模拟钢筋混凝土材料非线性的纤维梁单元子程序,开展非线性地震响应分析,得到关键部位应力-应变曲线,以及跨中位移、速度、加速度、墩底弯矩、剪力时程曲线等。计算结果表明,强震作用下双槽渡槽非线性模型与线弹性模型地震响应差异较大,其中跨中位移、速度、加速度峰值非线性模型计算结果均有所增大;而墩底弯矩、剪力峰值有所减小;相同调幅下不同场地地震波的输入对结构响应峰值也有影响。所得结论为双槽渡槽结构的抗震设计计算提供了参考。     

某特大桥三维有限元施工仿真分析

某预应力特大桥结构采用双薄壁空心墩与大跨度箱梁相结合,结构形式和受力条件都较复杂,桥梁在施工过程中经常发生事故。因此对桥悬臂施工过程进行了三维有限元计算,分析了各个施工阶段的应力状态。结果表明,最终选定的结构布置形式和施工方法是可行的。     

桥梁工程跨堤布置与防洪影响研究

为了解桥梁工程跨堤布置对两岸防洪堤及河道防洪的影响,基于概化的数值渠道,采用MIKE21二维水流数学模型,分别从桥墩近堤距离、桥墩轴线布置及桥墩墩型设计三方面设定不同的河道参数及墩堤布置情况,模拟分析了近堤水流流速和墩堤间局部流场变化情况,揭示了不同情形下近堤流速及流场变化的规律,研究了其对河道防洪的影响。结果表明,桥梁跨堤、桥墩近岸布置时,增大近堤距离、减小桥墩轴线与河道岸线夹角和采用单一矩形壁式墩型均可减小对河道岸坡稳定及防洪安全的不利影响。     

西北某大型倒虹吸工程设计分析

西北某大型倒虹吸工程设计水头高达300m,输水压力管道长度达2 500m,属于大型倒虹吸工程。由于原工程已不能满足安装使用要求,因此需重建倒虹吸。为了保证倒虹吸工程安全可靠的发挥效能,结合当地的地形地质条件和原工程的使用及管理情况,分析了高水头长距离倒虹吸工程的设计特点,研究了倒虹吸工程的管线布置、管材和管径选择、管壁厚度的确定、伸缩节形式的确定以及加劲环和支撑环设计时注意的问题。综合考虑各种因素,并经比较和计算,基本可选用在原管线上重建,设计时可选用管径为800mm、压力分级可为五级、管壁厚度在8~16mm之间,伸缩节可采用套筒式伸缩节,盘根填料采用聚四氟乙烯石棉,支墩间加劲环间距和位移计算宜采用有限元计算来确定。