铅芯橡胶减震技术在渡槽中的应用研究

本文探讨了铅芯橡胶支座用于渡槽减震的有效性，对一实例通过非线性时程分析法研究了在不同地震波激励下的地震作用效应，表明采用铅芯橡胶支座较普通的叠层橡胶支座具有更多优点，可实现对地震响应多目标控制。     

克孜河预应力渡槽工程顺槽向抗震减震技术方案研究

大型预应力渡槽结构的抗震减震支座是有效减轻地震灾害影响的重要措施，是保证渡槽结构和运营安全的关键设计之一，且克孜河跨河渡槽工程的设计地震基本烈度为Ⅷ度，因此很有必要开展渡槽抗震减震技术方案研究。通过对普通板式橡胶支座、四氟板式橡胶支座、铅芯隔震橡胶支座三种方案分析比较，对高排架预应力混凝土渡槽建立了力学简化模型，分析了三种抗震减震支座的渡槽上部结构自振周期、排架墩地震响应分析、上部结构地震位移响应和上部结构支座剪切变形响应，并对抗震减震效果进行了评价，提出了采用铅芯隔震橡胶支座作为克孜河预应力渡槽工程的支座。经校核结果表明，抗震减震效果较好，达到了设计预期目标。     

渡槽结构非线性隔震研究

采用流固耦合渡槽薄壁结构梁段单元有限元模型,分别利用双线性模型和Wen模型来模拟铅芯橡胶支座的非线性滞回恢复力特性,对某大型渡槽结构进行了空间隔震响应研究。计算结果表明,无论是渡槽设计水位还是渡槽空槽情况,采用铅芯橡胶非线性隔震支座对渡槽输水建筑物均起到较好的减、隔震效果。建议在大型渡槽抗震设计时,可采用铅芯橡胶支座取代普通橡胶支座,以提高渡槽的整体抗震性能。     

高阻尼橡胶隔震渡槽的设计和动力性能研究

以南水北调工程为背景,运用高阻尼橡胶隔震技术,并借鉴建筑与桥梁相关规范及设计经验对某渡槽进行隔震设计.采用Housner模型建立渡槽流固耦合有限元动力模型,分析隔震渡槽的的动力特性和地震响应.结果表明:隔震后结构前三阶振型均为隔震振型;采用高阻尼橡胶支座隔震和铅芯橡胶支座隔震渡槽的结构振型一致,自振频率基本相同;地震动特性对地震响应结果影响很大,当地震波特征频率与结构基频越相近时,槽身和支座响应越大,采用隔震支座效果越明显;三向地震动输入下,隔震渡槽各部位响应峰值可供设计时参考.     

坝后式水电站厂房不同支座方案减震对比研究

通过建立某坝后式水电站主体结构的三维有限元模型,包括大坝、基础、坝后式厂房、厂房顶网架和支座简化模型,对比分析了在地震作用下带锚栓的板式橡胶支座、铅芯橡胶支座和铰支座3个方案对厂房上部结构的减震影响。研究结果表明:铰支座方案自振周期最短,支座节点的地震响应最大,其中厂房上、下游侧节点对最大层间位移比铅芯橡胶支座方案分别高31.74%和44.5%;铅芯橡胶支座方案由于具有较好的吸能效果,在地震作用下其本身适应剪切变形能力强,能很好地释放支座处支反力,厂房上、下游排架柱的第一主应力也是3个方案中最小的。由此可得,坝后式水电站厂房铅芯橡胶支座为推荐的支座选型方案。     

大型渡槽设置隔震支座效果分析

由于缺少动力特性资料及实际运用经验,我国渡槽抗震设计无可遵循 , 因此,研究大型渡槽的减隔震问题,具有十分重要的现实意义。针对南水北调工程中某渡槽结构,利用双线性模型对铅芯橡胶隔震支座的非线性滞回恢复力曲线进行模拟,以有限域内附加质量法考虑水体对渡槽槽身的动力作用,进行了不同支座结构地震反应的比较分析。结果表明隔震支座可以有效降低结构的地震响应,提高结构的抗震能力,成果可为渡槽的隔震设计提供参考。     

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．     

大型渡槽铅销橡胶支座减震机理的数值模拟

采用数值模拟方法探讨了大型渡槽采用铅销橡胶支座(Lead Rubber Bearing,简称LRB)的减震效果及减震机理。应用流体固体动力耦合模型合理地处理了渡槽内水体与槽壁的动力相互作用，并考虑了LRB的双线性特性对整个渡槽系统的影响，编制了相应的分析计算程序。数值分析结果说明：(1)各种条件下LRB都有不同程度的减震效果，未产生负面效应，采用LRB对渡槽进行减震是可行的；(2)不同型号的LRB减震装置都有很好的减震效果，但各响应量会有较大差异，针对不同的渡槽存在减震支座优选的问题；(3)LRB减震支座对较大地震激励比小震更有效，但设置LRB支座以后，槽体的大位移对槽体的止水等联接部位将有较高的要求，这是采用减震支座时应特别注意的问题。     

设置叠层橡胶支座梁式渡槽的地震响应分析

本文以在槽墩与上部结构之间设置了叠层橡支座的梁式渡槽为对象，采用非线性时程分析法，研究了３种支承方案的水平地震作用．结果表明，设置橡胶支座对渡槽结构的地震响应有明显的控制作用，对渡槽设计有一定的参考价值．     

高烈度区梁式渡槽减隔震设计研究

以滇中引水工程某输水渡槽为研究对象,基于桥梁工程抗震中广泛采用的减隔震装置为切入点,结合渡槽自身的受力特点,引入摩擦摆隔震支座对渡槽进行减隔震设计。通过非线性时程分析对摩擦摆支座进行模拟计算,分析结果表明:摩擦摆支座在设计地震下减震耗能作用明显,可大幅降低墩底弯矩和墩顶位移响应,且横向地震下的减震效果较纵向更为突出,较大程度改善了下部结构受力,使槽墩基本满足设计地震下的性能目标。     

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。     

不同地震波作用方向的大型渡槽动力响应分析

以南水北调中线工程中某大型渡槽结构为研究对象,采用ADINA软件中的势流体单元研究考虑流固耦合作用下渡槽结构的动力响应规律。本文对渡槽结构在顺槽向、双向和三向地震波作用下的动力响应分别进行了仿真研究。并分析了附加质量法和ADINA完全流固耦合法在计算流固耦合问题上的异同,及多维地震波对结构动力响应的影响。结果表明:水深及地震作用方向对渡槽结构的动力响应影响较大,且应在双向地震波作用下来研究结构的动力响应问题。     

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。     

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.     

排架-渡槽-水三维耦合体系地震响应分析

本文应用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法，针对不同的水位、不同支撑高度，研究渡槽结构在EL CennD地震波激励下的振动反应。研究表明，矩形渡槽中水体的晃动幅度十分显著，水体晃动呈多波振荡；排架高度越大，水体的晃动幅度越大，水体晃动反应越滞后于地震输入，个激励引起的动水压力对渡槽槽身应力的影响不可忽视；三维排架-渡槽-水耦合体的自振特性、排架高度、外激励等是影响渡槽中水体振荡反应和耦合体动力性能的重要参数，二维渡槽模型刚化了渡槽结构，不能真实反映三维耦合体的动力性能。     

固体-液固两相饱和介质耦合动力有限元分析

基于固体介质和液固两相饱和介质动力学方程,采用有限元方法模拟脉冲荷载作用下介质耦合对结构动力响应的影响,并采用黏弹性人工边界模拟地震波的远域能量逸散效应。计算结果表明:介质耦合对地震波的传播有一定的影响;黏弹性人工边界可以削弱地震波在固定边界处产生的反射现象,较固定边界计算结果更符合实际情况。     

球型支座应用于大型渡槽的隔震研究

结合实际大型渡槽工程,设计球型隔震支座NKQZ15000GD,该支座具有较高的竖向承载能力、较低的水平剪切刚度,并具有一定阻尼和复位能力;对该支座进行材料性能测试,拟合支座的力学性能参数;分别采用反应谱法和动力时程法,计算隔震渡槽在设计地震与超设计地震作用下的动力反应;分析球型隔震支座应用于大型渡槽的减震效果,根据定量分析的结果得到一些规律性的结论。