考虑流固耦合的大型渡槽地震响应分析

针对大型渡槽结构动力响应问题,基于Housner理论的槽身与槽内水体的流固耦合模型,以南水北调中线某大型渡槽工程为例,分析了该渡槽各构件的受力特点,建立了三维有限元动力模型,采用ANSYS动力时程分析技术计算了不同工况下该大型渡槽的结构动力响应.结果表明,在地震荷载时考虑流固耦合作用,渡槽的不同运行工况对其结构的地震响应影响较大,为同类型大型渡槽结构提供了理论依据和设计参考.     

大型多槽式矩形渡槽动力特性及地震响应分析

基于Housner模型,考虑地震影响下晃激荡水体与槽身间的相互作用力,建立了流固耦合动力分析模型,并以南水北调中线工程为例进行了大型多槽式渡槽的动力特性与地震位移时程响应分析.结果表明,开敞式多侧墙槽身横向抗震能力起控制作用,尤其应加强边墙、中墙两端抗震防护,可为类似工程抗震设计提供参考.     

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。     

不同地基模拟及流固耦合方式对渡槽地震响应分析

为探究地基模拟及流固耦合方式对渡槽地震动响应结果的影响,以长岗坡渡槽为例,考虑水体-结构-地基的耦合作用,对渡槽模型进行直接流固耦合(FSC)无质量地基、FSC粘弹性边界、Housner无质量地基、Housner粘弹性边界四种模拟组合的地震动响应分析.结果 表明,模拟粘弹性边界地基得到的应力-位移响应结果均小于无质量地...     

排架支撑式渡槽排架损伤下地震响应分析

以洗耳河渡槽为例,以弹塑性梁单元模拟排架,采用有限体积法、ALE及二阶迎风格式模拟槽内水体,建立了二维槽—水耦合体,分析了横向地震作用下的排架损伤下渡槽动力非线性响应,并与线弹性梁单元模拟排架的分析结果进行对比。结果表明,在所选地震波横向作用下,排架发生损伤造成了刚度下降、结构振动周期延长,从而逼近水体的一阶晃动周期,引起了槽—水耦合体内水体的大幅晃动;排架损伤后槽底水平位移增大而水平加速度减小,槽内水体作用于槽体底部的动水压力、倾覆力矩、倾覆力减小。     

大型海上风力机地震冲击角动力学响应分析

为研究海上风力机在不同地震冲击角下的动力学响应,基于p-y曲线法构建土-构耦合模型,基于DTU 10 MW 单桩式近海风力机建立有限元模型,研究地震冲击角变化对大型海上风力机地震动力学响应的影响。结果表明：0°和90°地震冲击角下风力机结构受载荷响应最剧烈;当地震冲击角为锐角时,塔顶前后向和侧向位移幅值均下降,总应变能集聚现象显著缓解;地震冲击角为15°和30°时风力机等效应力均值相对其他角度有明显下降。因此,主动调整风力机叶轮朝向以调整地震冲击角可能成为风力机受地震冲击后降低损害的有效控制方式。     

强震区碾压混凝土重力坝非线性地震响应分析

针对传统的线弹性模型不能准确模拟强震区碾压混凝土重力坝的地震响应问题,介绍了考虑坝体材料非线性的损伤模型和考虑接触非线性的缝接触模型,并将这两种模型应用于鲁地拉重力坝非线性地震响应分析中,以坝头部的裂缝贯穿为"破坏"准则,计算裂缝贯穿前坝体所能承受的最大地震作用。结果表明,在该准则下,材料非线性模型和接触非线性模型分别算出最大荷载作用为1.6倍设计地震和1.5倍设计地震,计算结果十分接近,均可用来评价碾压混凝土重力坝的极限抗震能力。     

渡槽抗震计算若干问题讨论与建议

基于解析与数值计算方法,详细分析、总结与讨论了《水工建筑物抗震设计规范》（修订规范征求意见稿）中渡槽抗震计算的流体晃动等效模型、渡槽的竖向地震响应及流体的TLD效应等若干问题,指出了修订规范中计算方法的不足,并提出了修改建议和算法,为渡槽抗震规范的制定及渡槽抗震研究提供了参考。     

南水北调双槽渡槽结构动力特性有限元分析

为研究大型双槽渡槽的动力特性,采用通用有限元软件SAP2000对南水北调中线工程中的老张庄渡槽整体结构建立空间有限元分析模型,采用模态分析方法分析计算了渡槽墩体前12阶的自振频率与振动模态,得到了渡槽在3 m设计水深和无水2种工况下的振动特性,整个过程和结果均达到了预期效果,为大型双槽渡槽结构的抗震分析提供了参考依据.     

铅芯橡胶隔震双槽渡槽设计与动力分析

结合南水北调中线工程,利用铅芯橡胶隔震技术对双洎河大型双槽渡槽进行隔震设计,采用Housner模型考虑水体与槽身流固耦合作用对其进行有限元动力分析。与非隔震渡槽相比,隔震渡槽的频率大幅降低;随隔震周期的增加,隔震渡槽振型保持不变;槽身底部剪力减小,支座位移增大。等效线性模型计算的地震响应极值大于双线性模型,偏安全。结果表明,铅芯橡胶隔震技术可显著降低渡槽结构的地震响应,且隔震周期越大,降幅亦越大。     

水布垭大坝面板在强地震作用下的非线性有限元分析

采用非线性动态显式有限元方法,对清江水布垭面板堆石坝在地震作用下的动态响应进行了计算分析,指出了混凝土面板在地震波作用下的应力水平和应力分布特点,预测了混凝土面板在地震发生后的结构完整性,计算经果表明,地震波作用下该坝混凝土面板强度满足设计安全要求。     

高闸墩及其上部附属结构地震响应分析

鉴于我国对上部附属结构抗震研究较少,规范中也未专门提及,由此导致设计人员进行等效静力计算时带有一定的随意性和经验性。借助有限元软件ADINA,利用动力时程分析法计算了西北地区某水电站的闸墩和框架结构,并通过各结构的动力特性和不同工况下的响应特点,探讨了地震作用下结构之间的耦联作用。结果表明,在地震作用时,质量和刚度沿竖向均存在明显突变的高闸墩和框架结构易产生类鞭梢效应的结构破坏,设计时应引起格外重视。     

高拱坝耦联动力系统地震响应研究

为了解高拱坝在多种环境因素作用下的结构非线性行为及其安全评价,结合拉西瓦拱坝实际工程,基于混凝土动态损伤力学模型,以粘弹性人工边界反映远处地基辐射阻尼效应,采用Drucker-Prager模型模拟坝基岩体在强震作用下的力学行为,视拱坝-库水-地基为"三位一体"耦联动力系统,进行基于ANSYS平台的有限元程序二次开发,对高拱坝进行地震作用下的非线性动力分析,从而得出拉西瓦拱坝在地震动作用下的应力及变形分布规律。通过绘制地震过程中的最大拉应力等值线图,指出大坝的抗震薄弱部位,并对其安全性进行了评价,可为高拱坝抗震设计与安全评价提供一种分析途径。     

不同海况下漂浮式风电场大型化响应分析

为探究3种海况下不同漂浮式风电场平台稳定性,建立Barge单平台,2×2、3×3、4×4和5×5阵列风电场平台,基于叶素动量理论、辐射/绕射理论并结合有限元方法,研究了风波载荷作用下其动态响应.结果 表明:漂浮式风电场中迎风侧平台响应最剧烈,越远离迎风侧,平台稳定性越好;3种海况下,风电场平台较单平台在纵荡、垂荡及纵摇自由度上动态响应均较小,且随风电场阶数升高,稳定性增加;风电场中迎风侧系泊受力最大且随风电场阶数增加而增大.     

地震作用下心墙堆石坝动力响应分析

以西部地区某心墙堆石坝工程为例,在对大坝进行三维非线性静力分析的基础上,采用非线性动力有限元 法对心墙堆石坝在地震作用下的响应做了数值分析研究,获得了坝体动应力、动位移、加速度等分布规律,并评 价了土石坝的抗震安全性,为工程设计提供了参考依据。     

软母线连接高压电气设备耦合系统的地震响应分析

当发生地震灾害时,软母线与相互连接的电气设备存在复杂的耦合作用,从而导致电气设备受到过大拉力而发生破坏,通过数值分析的方法,使用ANSYS有限元软件建立了三组电气设备的模型,并通过软母线的连接构成了耦合系统,通过地震响应分析得出电气设备的破坏部位及软母线的影响规律。结果表明,电气设备绝缘瓷柱根部应力集中,易发生破坏,软母线连接电气设备时,会加大电气设备本身的响应,因此在今后的振动台试验中应充分考虑软母线的作用。     

非线性阻尼模型对重力坝地震响应的影响

阻尼对结构的振动反应有重要影响,目前重力坝设计阶段通常取阻尼比为常数,但不能真实反映结构的阻尼机理。为此,基于大型通用有限元软件ABAQUS,利用混凝土损伤塑性模型分析了重力坝在地震荷载作用下的损伤发展和能量耗散,提出了重力坝结构非线性阻尼模型的表达式,分别采用非线性阻尼模型和常阻尼模型计算了重力坝在三向地震波作用下的响应,并对结果进行了对比。结果表明,采用非线性阻尼模型计算的结构响应较大,因此采用常阻尼比模型进行结构地震响应分析可能产生不安全的结果。