双曲拱坝地震动力响应分析

基于坝体-地基-库水系统运用三维线弹性有限元方法对双曲砌石拱坝进行了动力分析.比较了不同水位对拱坝自振特性的影响,采用时程分析法计算了双曲砌石拱坝在地震作用下的动应力、动位移及加速度,结果表明:坝水耦合作用提高了坝的整体质量,降低了自振频率;动应力、动位移及加速度的最大值均出现在拱冠顶部,而且当拱坝系统受3个方向地震波共同击振作用时坝体反应最为强烈.     

基于边界有限元计算方法的多相场重力式大坝动力特性分析研究

针对重力式大坝动力响应特性问题,引入边界有限元动力分析方法,计算获得两相场与三相场条件下大坝动力特征。研究表明,边界有限元理论计算结果与解析解呈一致性,边界有限元动力分析方法适合求解多相场动力反应体系;动水压力从坝踵至坝顶逐渐降低,在坝踵处反应系数为0.25时,动水压力可达到0.026 5 MPa,但坝踵处动水压力受动力反应系数与激励频率影响,动力反应系数愈大,坝踵处动水压力愈大,反应系数0.925时相比0.25时增大326.4%,激励频率增大,坝踵处动水压力呈先增后减,最高点位于一阶自振频率处,二阶自振频率处会出现陡降,降低幅度超过70%;当激励频率与自振频率一致时,坝体动水压力最大;三相场坝体X、Y向位移处于稳定,在坝体特征点中均为X向位移高于Y向位移,但下游变坡点处X、Y向位移差距更大。研究成果可为多相场条件下的重力式大坝动力反应特征分析求解提供一定参考。     

高耸岸塔式进水口结构动静力特性仿真分析

建立了泸定水电站深孔泄洪洞高耸岸塔式进水口结构模型,并进行三维有限元动静力分析.静力计算中,分不同工况考虑了各种荷载包括绕渗作用及温度场变化的作用,得到了结构的应力与位移分布.动力计算中对进水塔结构在空库及满库情况下的自振特性进行了分析.通过振型分解的反应谱法计算了在横河流向、顺河流向和竖直向地震共同作用下进水塔结构的动力响应,并将动力计算结果与静力计算结果进行叠加.重点分析了支铰大梁、边墙、闸门槽等部位的受力特性,并对进水塔各部位的动静力稳定性进行了评价.     

上承式板拱渡槽结构动力性能分析研究

结合南水北调中线工程河北段千渠左岸排水渡槽结构设计,建立了考虑流固耦合作用的上承式板拱渡槽动力分析有限元模型,研究了不同过水工况下结构的自振特性,采用反应谱法计算渡槽的地震动响应,分析了不同过水工况下渡槽主拱、槽身纵墙和纵向大梁及底板等控制截面的动应力和动位移的分布规律,为工程设计提供了计算依据。     

联体式渡槽流固耦合动力特性分析

基于势流体假设建立渡槽——水流固耦合二维联体式渡槽模型,分别计算比较刚性地基约束情况和考虑桩土作用的弹性地基约束情况的渡槽结构在不同水深工况下的计算结果,分析了联体式渡槽的动力特性以及土一桩结构相互作用对上部结构动力特性的影响。计算结果表明：槽内水体使结构自振频率降低,并且随着水深的加大频率降低越多;考虑桩一土相互作用使渡槽结构变柔,自振周期变长,因此在渡槽的静动力计算分析中有必要考虑桩土作用。     

黄金坪右岸小厂房进水塔结构静动力分析

针对黄金坪水电站右岸小厂房进水塔进行三维有限元静动力分析。不同工况和荷载作用下,进行了静力分析,得出了塔体的应力、位移分布情况;动力计算中,对塔体进行了空库和满库的自振特性分析;考虑三个方向地震荷载,采用反应谱法对塔体进行了动力响应分析;并根据应力和位移结果,采用有限元方法给出了结构的配筋原则。     

风、浪、流荷载联合作用下海上升压站结构动力响应研究

台风作用引起的极端荷载对海上升压站的安全性构成了极大的威胁。基于有限元软件建立海上升压站计算模型,采用线性滤波法的AR模型模拟脉动风,采用线性波浪叠加法及改进的JONSWAP谱模拟随机波浪场,研究了结构的自振特性和风、浪、流荷载作用下结构的动力响应特性。结果表明：海上升压站结构的各阶自振频率均不在共振频率影响区域,可以保证结构不会与波浪发生共振;结构的响应随着波浪重现期或者台风风级的增大而增大,风荷载是海上升压站结构的主控荷载;风、浪、流荷载联合垂直作用于结构轴面时,会产生极端应力、位移响应,结构设计时应当在支撑柱交接部位进行加强处理。     

圆筒泵房结构动力分析

通过线弹性动力有限元方法分析了圆筒泵房结构的振型和自振频率，比较了不同水位对泵房结构自振频率的影响，并采用振型叠加时程法计算了泵房结构的动力响应。计算结果分析表明，库水对结构的自振频率影响较大，满库水位时结构第一自振频率降低10％左右。地震荷载作用下，结构最大拉应力增加较大。抗裂安全系数接近临界水平，但不影响整体抗震稳定性。     

水布垭水电站进水塔结构抗震分析与安全评估

进水塔结构属于水下建筑物,其地震安全性至关重要。采用大型三维有限元程序ANSYS对水布垭水电站地下厂房进水塔结构进行抗震分析,计算分析了进水塔结构的自振特性,并通过反应谱方法计算了在水平向地震作用下进水塔结构的动力响应,包括动位移、动应力和加速度分布。将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,对进水塔结构抗震性能进行评估,结果显示进水塔结构的变形与强度均能满足要求,为工程设计提供了依据。     

基于ANSYS计算的苏区新四孔水闸墩流固耦合下动力响应特征分析研究

针对苏区新四孔水闸结构开展动力响应分析,引入模态分析与动力响应计算理论,利用ANSYS有限元软件计算了闸墩流固耦合场的自振特性与位移、应力响应特征.研究了有、无水工况下闸墩自振频率与计算阶次均为正相关变化,且后5阶次增长幅度低于前5阶次,有水工况下自振频率低于无水工况,而流固耦合中以校核水位下自振频率最低;有、无水工况...     

施工期台风浪作用下沉箱碰撞破坏分析

以“莎莉嘉”台风引起施工期沉箱碰撞破坏为背景,研究台风浪作用下施工期沉箱碰撞破坏模式及机理。提出基于台风浪作用下沉箱碰撞反应分析两步走的数值模拟方法,该方法利用高精度流体模拟软件Flow-3D的造波技术模拟台风引起的波浪传播过程,并与沉箱结构作用获取沉箱波浪力时程曲线;建立沉箱精细化有限元模型,将上述波浪力时程曲线施加于沉箱结构,利用LS-DYNA显式求解器分析沉箱结构的碰撞反应。应用该方法对“莎莉嘉”台风引起施工期沉箱碰撞破坏进行分析,结果表明:数值模拟的沉箱结构在不同波浪方向作用下发生不同角度的碰撞会导致不同的沉箱碰撞破坏模式,波浪作用方向与沉箱前后壁夹角为60°时,沉箱碰撞破坏模式与“莎莉嘉”台风作用期间的现场情况吻合较好。     

浪冲击力作用下直立式沉箱防波堤的动力响应

研究了直立式沉箱防波堤在浪冲击力作用下的动力反应。对冲击力的不同作用时间、阻尼变化及基础为不同弹模、完全刚性时对结构的动力反应作了计算及分析。结果表明地基弹性及地基与箱体的相互作用对箱趾及箱踵的影响较大。     

重力坝─库水─地基动力相互作用对坝体的影响

用动力有限元方法研究了在刚性地基、弹性地基，空库、满库情况下三峡重力坝动力特性及地震动力反应。结果表明，考虑坝－库水－地基相互作用，坝体自振频率降低了３２％，坝体地震动应力大小及分布均发生了明显变化。因此，正确的确定重力坝的地震反应，必须考虑坝－库水－地基的相互作用     

重力坝─库水─地基动力相互作用对坝体的影响

用动力有限元方法研究了在刚性地基、弹性地基,空库、满库情况下三峡重力坝动力特性及地震动力反应。结果表明,考虑坝-库水-地基相互作用,坝体自振频率降低了３２％,坝体地震动应力大小及分布均发生了明显变化。因此,正确的确定重力坝的地震反应,必须考虑坝-库水-地基的相互作用     

屋架不同连接模拟方法对水电站厂房动力特性影响分析

研究水电站厂房屋架与上下游排架柱在不同连接方式下的动力特性,分别采用虚拟介质法（方案一）以及上游端简支、下游端铰支座（方案二）的两种螺栓连接模拟方式进行对比分析,计算厂房自振、在机组以及地震荷载作用下的动力响应。自振特性分析得出方案二提高了上部结构的刚度,但整体频率小,方案一更符合实际;在机组振动荷载作用下,上部观测点采用方案二时总位移最小,其余观测点采用方案一时总位移最小。对于厂房整体结构,方案一有利于减小结构的拉应力;在双向地震荷载作用下,方案一发电机层楼板以下最大动位移大于方案二,其余观测点小于方案二。综合比较厂房结构的振动反应,当屋架和排架结构间采用虚拟介质法模拟螺栓连接时,在机组和地震荷载作用下位移和应力响应峰值总体较小,抗振性能更好。     

基于ANSYS模拟的引水渡槽水利工程动力响应特征分析研究

针对苏北某引水渡槽水利工程开展地震动力响应特征分析,利用ANSYS有限元软件,建立三维有限元模型,分析渡槽结构自振特性与地震动力响应特征.结果表明:①研究了有无水工况下渡槽结构振型分布特征,分析了水流作用对渡槽振型特征影响较弱.②渡槽结构自振频率均与计算阶次呈正相关,但前10阶次自振频率增长幅度高于后10阶次,有水工况...     

大跨度连续刚构桥在地震 、波浪作用下的动力响应

为了分析大跨度连续刚构桥梁在地震、波浪作用下的动力响应，由基于简化辐射波浪法得出的矩形桥墩内域水附加质量简化表达式，和基于混合法得出的矩形桥墩外域水附加质量表达式，求得桥墩内外域水附加质量，以考虑地震动过程中水对结构的影响，采用《海港水文规范》中的方法计算波浪对墩柱的作用。建立大跨度连续刚构桥梁的有限元模型。进行分析表明:水体的存在使得连续刚构桥梁的自振频率降低，前５阶频率最大降低１３．８８％；有水存在时，地震作用对结构响应的影响和结构的约束形式、桥墩入水深度以及输入地震波的加速度峰值有关。波浪作用对结构位移响应的影响受到波浪要素的影响，不能片面的认定地震作用下结构位移响应大于波浪作用下的，因此桥梁设计时应该避开当地设计波浪的频率，避免共振。     

水工弧形空腔闸门动力特性数值分析

大尺寸弧形钢闸门振动剧烈时可能会引起动力失稳破坏。为了解新型翻转式弧形空腔闸门的动力特性,通过Fortran语言自编用户子程序,利用商业有限元软件ABAQUS二次开发功能将模型试验测定离散的水流脉动压力数据转化为作用在闸门上的水动力荷载,基于随机振动分析方法对该空腔闸门进行结构动力数值仿真:①对不同工况下的闸门自振特性进行计算,得到闸门的自振频率和振型;②根据频谱分析理论,对水流脉动压力时域曲线进行了频谱分析;③计算了不同工况下闸门的随机振动响应;④编写了位移、应力最值处理程序。计算结果表明:闸门结构局部应力较大,超出结构容许应力,需对闸门结构进行修改优化,否则结构局部强度不满足要求。     

不利围岩条件下施工期调压井的动力有限元分析

调压井作为一种地下薄壁结构,其动力特性对于围岩地质条件十分敏感。本文结合一工程实例,运用瞬态动力学方法,在进行调压井自振特性分析的基础上,按照单纯考虑水平地震荷载作用及考虑水平与竖向地震荷载组合作用两种计算工况,对不利围岩地质条件下施工期调压井的动力响应特性进行了有限元仿真分析。结果表明:在水平与竖向地震荷载组合作用下,衬砌结构位移及应力的分布规律与单纯水平地震荷载作用情况基本相同,但其位移及应力均有所增大。由此说明,地震组合作用增加了衬砌结构的动力反应,竖向地震作用也会影响衬砌结构水平方向的动力反应。因此,在进行调压井结构的抗震设计时,考虑水平与竖向地震的组合作用是必要的。     

地震、波浪联合作用下深水大跨桥梁响应分析

深水大跨桥梁在地震作用时同样受到波浪力作用,研究地震、波浪联合作用下桥梁动力响应具有重要意义。通过ＡＮＳＹＳ建立一个连续大跨刚构桥的整桥模型,地震波采用天津波与ＥｌＣｅｎｔｒｏ波,利用辐射波浪理论计算地震作用下内域水动水压力、利用基于频率降低率的附加质量比法计算外域水地震动水压力,利用绕射波浪理论计算波浪力,对比仅地震作用、仅波浪作用、两者联合作用三种工况下桥梁动力响应结果。结果表明,水体存在会增大结构地震动力响应,且增幅与地震波特性、水深、有无内域水等有关;波浪以不同波长所得波浪力施加时结构动力响应不同,影响程度较仅地震作用时小;波浪的存在会影响结构地震动力响应,应合理考虑地震与波浪的关系。