考虑流固耦合的箱形倒虹吸动力特性研究

结合南水北调中线工程穿南沙河倒虹吸结构,建立了考虑流固耦合的箱型倒虹吸动力分析有限元模型,基于子空间法,对不同过水工况和地质条件下结构的动力特性进行了分析.结果表明:倒虹吸过水情况和地基土均匀性对结构自振频率和振型有显著影响;结构埋置深度对其自振特性有较为显著的影响,埋深越浅,前阶主频率越大,振型改变越明显;土层分布越均匀,土壤黏聚力越大,结构的自振频率越小,振动形态越稳定;可通过调整管体过水量和换填土层改善结构动力特性.     

考虑库水可压缩性的拱坝动力响应分析

为探讨库水可压缩性在动力响应中的影响,以五嘎冲拱坝为例,采用三维有限元分析方法,进行地震动力时程分析,并将附加质量模型运算结果与其进行对比。计算结果表明,附加质量模型未考虑库水的可压缩性,降低了坝体的自振频率,夸大了动水压力的作用,对横河向和竖直向位移影响较小,增大了坝体顺河向位移;对拱向应力影响较小,但增大了坝体竖直向应力。     

考虑流固耦合的大型渡槽动力特性计算

为计算大型渡槽考虑流固耦合的动力特性，以Housner理论为基础，建立了考虑流固耦合的大型渡槽薄壁梁段单元的动力分析模型，利用此模型编写计算机程序，计算了南水北调中线工程某大型渡槽结构在多种工况下的自振频率和振型，计算结果表明，渡槽槽内水体与槽身的动力耦合对渡槽结构的自振频率和振型影响显著，在对大型渡槽结构进行动力特性计算时，采用考虑相应水位的流固耦合模型比较符合渡槽结构的实际情况。     

混流式水轮机转轮双向流固耦合力学特性研究

为了解运行过程中的水轮机叶片应力、应变和流场的分布状况及规律,以某高比转速混流式水轮机为例,采用双向流固耦合算法,对其转轮叶片的应力应变情况和内部流动特性进行了研究和计算分析。研究结果表明,在高转速小流量的工况下,叶片的最大变形出现在出水边的下部,出水边中部也出现了比较大的变形,叶片的进水边、出水边与上冠及出水边与下环的相连接处出现了集中应力;在其他工况下,叶片的最大变形出现在出水边的中部,集中应力出现在叶片出水边与上冠的相连接处。该水轮机在正常运行的情况下,转轮叶片的变形很小,对内部流场的影响不大。因此,如果只是对水轮机进行水力性能方面的分析,则没有必要进行双向流固耦合计算。     

关于龙羊峡拱坝坝肩地震动力反应问题

由于龙羊峡是国内首座设防烈度为9°(后8°)的高拱坝,左坝肩地形单薄,发生高地震时坝肩岩体会出现严重的稳定性问题.为此,从原型、模型和理论计算上全面地研究解决了这个问题.研究证明龙羊峡左坝肩地震动力反应为3～4倍,这个结论为大坝投运中多次实发地震所证实.虽然这些地震在坝址处的烈度均在6°或6°以下,但从本质上证实了20年前解决本问题的技术路线和反应量级甚至具体数字都是正确的.近年来我国强震区的特高拱坝均采用了这种办法.     

非均匀地震输入下的拱坝动力反应

通过对二滩等拱坝的动力反应分析,探讨了影响坝肩地震加速度分布的主要因素和坝肩地震加速度的分布规律,研究了坝肩地震动力放大作用、地震行波效应及坝肩地震自由场运动对拱坝动力反应的影响。     

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.     

拱坝动力反应中的水动力影响分析

根据当今的水库抗震设计的规定，在对大坝进行设计时，大坝的混泥土动态弹性模量应该在静态弹性模量的基础上增加30％，但是对岩体的动态弹性并没有任何规定。根据最新的国内外对这方面的研究成果，大坝混泥土动态弹性的模量应该在原来静态弹性模量上增加30％的基础上再增加到50％，岩体动态模量则应该变成静态变形模量。文章针对混泥土弹性以及有限元非线性动接触模型，对拱坝动力反应进行了有效的研究，先对本次研究的研究背景进行了相关的介绍；再对拱坝动力反应的计算模型做了详细的说明，其中包括横缝动接触模型以及水库压力模型；最后对不同水库的动压力模型进行了有效的分析总结。     

考虑流固耦合效应的弧形钢闸门地震动力响应研究

在地震高发的中国西南地区,地震激励对弧形钢闸门的安全持续稳定运行影响较大,有必要对弧形闸门在地震作用下的动力响应及安全性进行研究.以某工程表孔弧形钢闸门为例,通过建立考虑水体和结构耦合作用的三维数值模型,研究了弧形钢闸门地震动力响应,然后利用重力坝-库水流固耦合模型验证了计算方法的准确性和有效性,最后对弧形钢闸门进行动...     

三峡溢流坝段动力特性及动力反应分析

本文应用有限元的数学模型,计算了三峡溢流坝——库水——基础系统的动力特性,并用反应谱理论和时程分析计算了坝体动力反应。分析结果表明:该坝型有利于提高抗震能力,地震对坝的稳定和应力状况均能满足设防要求。最后还提出了进一步改善坝的动态特性的建议。     

大岗山拱坝地震动力反应分析

比较了高低两种水位、不同地震荷载、无限地基辐射阻尼、地震自由场幅差相差对大岗山拱坝非线性动力响应的影响,以及各种工程抗震措施的抗震效果。由以上计算研究成果可以得出,大坝的地震动力反应较为强烈,但是通过计算分析,大坝的横缝开度、坝体应力和位移的量值仍在目前国内工程设计水平可以接受和控制的范围以内。通过有效的抗震工程措施,大岗山拱坝的抗震安全性是有保证的。     

拱坝多点输入动力反应的试验研究

本文叙述了东江拱坝现场基岩钻孔爆破模拟人工地震动，实测坝体、地基河谷的动力反应，研究了坝址河谷多点地震动输入的拱坝与地基动力相互作用及共对坝体动力反应的影响，通过实测资料分析，其结果初步验证了拱坝多点输入动力反应分析的数学模型基本合理。     

白莲崖拱坝整体三维静动力有限元分析

本文采用三维有限元方法,对白莲崖拱坝进行了整体空间应力应变分析;建立了拱坝整体动力分析模型,利用ANSYS提供的用户子程序,成功地开发了4节点单自由度质量单元,较好地模拟了动水压力与大坝的相互作用,完成了拱坝整体动力特性分析,并采用振型分解反应谱法对结构进行抗震计算分析。文章将地震作用下的动力反应与相应的静力工况计算结果进行了叠加,评价了结构的整体抗震性能。     

自莲崖拱坝整体三维静动力有限元分析

本文采用三维有限元方法,对白莲崖拱坝进行了整体空间应力应变分析;建立了拱坝整体动力分析模型,利用ANSYS提供的用户子程序,成功地开发了4节点单自由度质量单元,较好地模拟了动水压力与大坝的相互作用,完成了拱坝整体动力特性分析,并采用振型分解反应谱法对结构进行抗震计算分析.文章将地震作用下的动力反应与相应的静力工况计算结果进行了叠加,评价了结构的整体抗震性能.     

动态弹性模量变化对拱坝动力反应的影响

现行水工抗震设计规范规定,大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高30％,对岩体动态变形模量的取值并无规定,现行工程实践中岩体动态变形模量通常在静态变形模量基础上提高30％。根据国内外最新研究成果修编中的新规范拟规定：大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高50％,岩体动态变形模量取为静态变形模量。本文针对新规范的这一变化,结合不同高度的拱坝,从大坝白振特性、动位移、动应力及静动综合应力诸方面进行比较分析,论证混凝土两种动弹性模量以及基岩两种动变形模量取值的影响。结果表明,坝体动弹模从30％提高到50％以及基岩动变模是否提高30％对坝体动力特性和地震反应影响不大。     

隔河岩工程重力拱坝动力模型研究

 本文阐述用动力模型试验和有限元动力分析方法研究清江隔河岩重力拱坝的动力特性,采用反应谱方法研究大坝的地震动力响应。探讨了封拱形式对大坝地震响应的影响,模型试验与动力分析的结果比较接近,研究表明大坝遇7度地震是安全的。     

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。     

开孔对双曲拱坝静力与动力特性的影响

为研究双曲拱坝坝体开孔对其整体静力、动力特性的影响,笔者结合实际工程,进行了在静荷载及地震等不同荷载条件下的有限元及光弹性试验。结果表明,坝面开孔率在3.5%以下时,(1)由于拱圈刚度被削弱,拱梁应力会发生重分布,但变化值不大,基本规律与不开孔情况相近;(2)在综合静荷载作用下,位移增大约15～20%,产生一定影响,但应力最大值变化很小;(3)在地震烈度为8度的情况下,位移增长小于10%,梁应力最大值增长约10%,拱应力最大值略有减少。总的说来,开孔对坝体静力、动力特性的影响不大。     

紧水滩拱坝动力特性及地震响应研究

通过在大型模拟地震振动台上的结构试验,探讨了紧水滩拱坝空、满库时坝体的动力特性和在7度水平地震作用下坝体的动力响应;同时,进行了有限元计算分析,以便相互验证。另外,对顺河水平与垂直双向地震耦合作用下坝体的动应力变化也进行了探讨。结果表明:该坝的最大动应力是拱向应力,发生在顶拱中间部位;在拱冠坝踵处和下游面2/3～3/4坝高范围内产生较大的梁应力;考虑垂直地震影响后,坝体的动应力与相应水平单向地震时相比,增大率为10%左右。     

基于设定地震反应谱的特高拱坝地震响应分析

用动力法计算地震作用效应时,设计反应谱是地震动的重要参数.新版GB 51247—2018《水工建筑物抗震设计标准》提出对需进行专门地震安全性评价的抗震设防类别为甲类的工程要求采用设定地震场地相关反应谱进行抗震分析,同时原水利部颁布的SL 203—1997《水工建筑物抗震设计规范》还未被废除.为研究设定地震反应谱与两本抗...