大型渡槽减隔震设计研究

渡槽结构由于上部水体及槽体重量大,地震时动力反应强烈.按传统抗震设计难以保障其安全性,采用减隔震装置是解决渡槽抗震安全的可行措施,适度延长隔震结构周期与调整阻尼是控制渡槽振动的有效途径.由于无渡槽减隔震设计规范,借鉴桥梁减隔震设计原理,结合某渡槽进行了减隔震参数设计,给出了设计步骤.     

大型渡槽隔震研究

尽管隔震技术已经在实际工程中得到广泛应用,但至今为止,尚无大型渡槽应用隔震技术的实例.本文针对大型渡槽的隔震问题进行研究,探讨大型渡槽的隔震机理、隔震装置和隔震目标,提出隔震渡槽的地震反应分析方法,并结合某实际渡槽工程对各种支承方案下渡槽的地震反应及使用隔震技术后渡槽的减震效果进行具体分析.研究结果表明,应用隔震技术可以显著降低渡槽结构的地震应力反应,提高整体渡槽的抗震性能.     

高烈度地区高架渡槽自复位减隔震支座设计

随着近几十年桥梁支座减隔震技术在很多国家和地区的广泛应用,减隔震支座已经成为增强强震区桥梁抗震能力的重要手段。为了使处于地震高烈度地区的高架渡槽具有良好的减隔震性能以及震后自复位性能,达到有效控制地震损伤并保证震后结构性能的目的,以普通球型钢支座为基础,研发了一种新型斜面导向自复位减隔震支座。结合新型减隔震支座的构造特点及工作原理,对该支座进行了水平恢复力试验和单槽振动台振动模型试验。试验结果表明：新型减隔震支座具有良好且稳定的减隔震性能和自复位性能,可显著降低墩顶水平力,进而减小墩底弯矩,减震效果明显,且具有较小的残余位移。     

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。     

隔震渡槽结构的能力谱分析方法

基于位移的抗震设计理论,介绍了能力谱法的基本原理和实施步骤。以南水北调工程为背景,应用该方法对渡槽结构的抗震性能进行了研究,并与非线性时程分析结果作对比。考虑到渡槽结构的特殊性,在计算需求谱曲线时,采用基于水工建筑物抗震设计规范的等延性弹塑性需求谱。分析表明:能力谱法可以用于隔震渡槽结构的抗震性能评估。     

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。     

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。     

大型渡槽有限条法地震反应分析

根据有限条法原理,把渡槽槽身划分为若干有限条,推导出渡槽槽身结构的单元刚度矩阵、质量矩阵的显示表达式;采用空间梁单元模拟渡槽支架;联接槽身和支架的盆式橡胶支座采用弹性元件单元模拟.编写程序具体计算了某大型渡槽的自振频率,并用ansys对大型渡槽进行模态分析,对比计算结果验证本文模型的正确性.并计算了大型渡槽结构在3种工况分别输入EL-Centro、Taft、天津地震波3种地震波作用下的地震时程响应.     

大跨度中承式飞鸟拱渡槽抗震设计研究

在高烈度地区,地震作用对特殊结构形式渡槽的影响较大。文章基于引汉济渭二期工程中承式飞鸟拱渡槽进行地震作用下受力特性研究。首先对水工规范与公路规范进行比较,明确了中承式飞鸟拱渡槽抗震设防类别及设防目标。通过有限元模拟,分析了减隔震措施对结构受力特性的影响。抗震分析表明,采用双曲面减隔震支座及阻尼的减隔震措施,可有效地降低下部结构内力,限制上部结构的位移,使渡槽结构满足抗震设防要求,为类似抗震设计研究提供参考。     

考虑地震行波效应的渡槽动力响应分析

以南水北调中线漕河渡槽为研究对象,考虑在地震行波效应问题中,采用支座大质量法实现多点地震输入,并与一致输入的结果进行对比。结果表明:地震波多点输入考虑行波效应时,渡槽结构纵向位移峰值可增大数倍;地震效应对横向位移值的影响最为显著,对竖向位移值和应力分量的影响不大;在行波效应影响下,纵向位移和横向位移有增大趋势,竖向位移、第一主应力和第三主应力呈减小趋势。     

午河渡槽槽身预压监测与数据分析

大型渡槽槽身设计挠度要求较高,渡槽支撑系统预压最大加载较大,为保障施工安全和进度,采用半跨和分配梁承重结构预压方式。通过对12期预压监测数据的分析,证明采用的监测设备保证了测量精度的要求,测量数据真实可靠,并计算出非弹性变形与弹性变形值,为支撑系统预拱提供了可靠的依据,保证了槽身挠度在施工和运行状态下均能够达到设计要求。     

大型U形双渡槽结构动力分析

应用三维有限元动力分析方法,建立大型U形双渡槽结构动力分析有限元模型,计算其在不同过水工况下的自振特性,并采用振型分解反应谱法分别按水工建筑物抗震设计的规范谱和穿黄工程场地危险性分析确定的场地谱计算渡槽的地震动力响应。结果表明：槽中水体对渡槽的自振特性影响显著;按场地谱计算的动力响应约是规范谱的3倍;支撑结构是渡槽抗震的薄弱环节。     

超大U型薄壁渡槽造槽机施工技术在湍河渡槽工程中的应用

南水北调湍河渡槽工程为相对独立的三线三槽40m跨的双向全预应力结构U型薄壁渡槽,槽身混凝土等级为C50W8F200。渡槽槽体结构新颖,受力复杂,结构尺寸及施工技术较为复杂。该工程通过造槽机机械化施工方法,该施工方法基本不受汛期及极端天气影响,可全年施工,大大缩短了工程工期,同时,节省了工程结构成本及施工投资。     

考虑剪力滞影响的渡槽单元质量矩阵分析

有限元法在结构分析中的应用已经非常成熟,但是在很多具体模型中,由于要求不一样,结构单元刚度矩阵和单元质量矩阵需要考虑的内容不一样,因此结构单元刚度矩阵和单元质量矩阵的型式和内容也有所区别。文章采用理论方法推导出渡槽结构考虑剪力滞影响的单元质量矩阵,使有限元法在渡槽结构的非线性反应分析中得到应用。     

考虑剪力滞影响的渡槽单元刚度矩阵分析

有限元法在结构分析中的应用已经非常成熟,但是在很多具体模型中,由于要求不一样,结构单元刚度矩阵和单元质量矩阵需要考虑的内容不一样,因此结构单元刚度矩阵和单元质量矩阵的型式和内容也有所区别。文章采用理论方法推导出渡槽结构考虑剪力滞影响的单元刚度矩阵,使有限元法在渡槽结构的非线性结构反应分析中得到应用。     

大跨度薄壁U形渡槽造槽机运行操作综述

南水北调中线湍河渡槽大跨度薄壁U型渡槽通过现场实践验证和不断优化,工程运用DZ40/1600型渡槽造槽机操作工艺合理、简便,满足工程设计要求;浇筑完成的槽身,经检测其结构尺寸和施工质量均满足设计要求,为大型渡槽造槽机施工积累了宝贵的经验。     

沙河渡槽槽身结构优化设计

以遗传算法为全局搜索方法,以混合离散变量的直接搜索与查点法为局部搜索方法,对遗传算法改进而形成了混合遗传算法。研制开发了基于混合遗传算法的渡槽结构优化设计程序。对于沙河渡槽进行了优化设计,得到了U形断面4槽、2槽和矩形断面4槽、2槽共4种槽型方案。从中确定U形断面4槽方案为最优方案,并被设计单位采用。优化结果表明：U形渡槽的经济性和安全性优越于矩形渡槽;遗传算法是一个很有推广应用价值的优化设计方法。     

大型矩形渡槽全程动态跟踪分析

采用大型有限元软件ANSYS,以双洎河矩形渡槽为研究对象,对其整体结构在施工期与运营期的应力、位移情况进行了分析,得出了槽身混凝土材料在不同受力阶段的力学行为变化规律,为今后类似渡槽的设计和施工提供了理论依据。