南水北调双洎河渡槽结构动力特性分析

大型渡槽结构槽内水体质量较大,在地震作用下水体的晃动对渡槽结构的动力特性及地震反应有着明显的影响.使用大型有限元分析软件对双洎河渡槽进行了动力特性分析,考虑了两种连接支座和6种不同的水深.计算结果表明,支座直接影响渡槽结构的频率和振型,水体对渡槽的振动形态影响不大,水深只影响渡槽结构的频率:水深越大,渡槽的频率越低.所得结论可为渡槽结构的抗震设计提供依据.     

大型薄壁输水渡槽流固耦合振动台试验研究

地震高烈度区大型高架渡槽的抗震安全是我国西南地区长距离调水工程建设及运行过程中难以回避的重大挑战。渡槽结构与槽内水体动力相互作用是地震响应分析及安全评价的关键问题。目前使用较多的将水体以附加质量方式计入其对结构动力响应影响的方法是基于刚性壁与流体相互作用假定下推导建立的。大型渡槽多为薄壁结构,柔性结构与水体间的动力相互作用与刚性壁假定存在明显的不同。本研究采用几何比尺1/10的大型薄壁渡槽物理模型,通过振动台试验研究渡槽与水体的动力相互作用。通过深入分析稳态白噪声激励和11组双方向地震波激励下渡槽结构的动态响应,确定大型薄壁渡槽中水体对结构自振频率及渡槽两端支座力产生的重要影响,并给出了试验对象渡槽结构槽内水体与渡槽动态相互作用的等价质量定量关系。为实际工程抗震设计准确分析评价渡槽抗震安全提供可靠依据。     

大型渡槽隔震体系结构动力特性的试验研究

为解决南水北调大型渡槽工程中的抗震问题,进行了模拟地震振动台试验研究,分析了减震支座水平刚度、槽内水体及场地对渡槽结构动力特性的影响。研究结果表明,减震支座的水平刚度越小、槽内水体质量越大,渡槽结构自振周期越长,从而达到减震效果,提高渡槽的抗震能力。此外,场地对减震效果影响显著。     

大型水工渡槽减隔震机理与效应分析

渡槽由于槽体及其水体的巨大载荷,地震时,动力反应强烈,按传统抗震设计理论难以保障其安全性.采用简化多质点模型,横槽向按Hosner考虑水体作用结合某渡槽减隔震参数设计,分析研究渡槽隔震机理及效应.控振计算表明,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.并提出,减隔震频率除必须满足低于原结构频率的0.5倍外,还与地震频率有关,同时受到槽内振荡水体晃动频率的制约.     

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.     

基于ALE方法的渡槽流固耦合数值模拟

地震作用下渡槽动力响应研究是渡槽抗震设计的关键环节。基于ALE理论,选用显式动力分析软件LS-DYNA,研究了地震作用下水体晃动产生的动水压力对渡槽槽身位移和应力的影响。结果表明:槽体结构的横向位移及应力随渡槽槽内水深的增加而增大;在横向地震波的激励下,槽身上部横向位移大于下部;在水体的晃动效应下,槽身底部应力较大。     

大型渡槽流固动力耦合效应试验研究

以南水北调工程穿黄箱形渡槽为研究对象,采用大比尺水弹性振动渡槽模型在水平振动台上进行试验,研究了地震作用下和谐激励下水体与槽体相互作用效应和机理,并将试验结果和Housner模型计算结果进行了对比分析.结果表明流固耦合作用对渡槽结构的动力特性、振动位移和动应力响应以及槽内水体的动水压力特性有很大影响,弹性槽壁上的动水压力远大于刚性槽壁上的动水压力.试验条件下,由槽内水体晃动产生的动水压力很小.基于研究结果最后对Housner模型在抗震分析中的应用提出了修正建议.     

考虑流固耦合动力的渡槽结构地震反应分析

多槽式渡槽作为一种交差联系的水工建筑物,在跨流域输水工程中得到了广泛应用。但由于槽内水载荷较大,多槽式渡槽结构头重脚轻,不利于抗震。在地震波作用下,水体晃动与槽体振动耦合,破坏程度更强。以新疆库玛拉克河东岸总干渠双槽式渡槽为例,建立流固耦合动力学模型,利用ANSYS软件对渡槽自振特性进行研究。研究表明,随着水体质量的增加,渡槽自振频率降低,自振周期增加。     

大型渡槽结构抗震分析研究

综合分析了渡槽震动特性的各种影响因素,探讨了采用大型有限元分析软件ANSYS中的不同单元对大型渡槽进行有限元离散的方法,并对南水北调某大型渡槽在天津宁河地震波激励下的时程反应进行了分析。结果表明:随着槽内水体质量的增大,渡槽结构整体质量增大,渡槽的各阶自振频率减小,符合物理概念;在该地震波激励下结构是安全的。     

渡槽结构考虑流固耦合地震响应及求解敛散性

基于所建立的考虑流固耦合渡槽梁段单元动力分析模型,对渡槽结构在多务地震波下的地震响应进行计算分析.该模型综合考虑了渡槽横向、竖向、纵向、自由扭转和约束扭转变形,以及槽内水体与渡槽槽身的流固动力相互作用的影响.结合工程算例探讨了大型渡槽结构考虑流固耦合地震时程响应解答的敛散性,结果表明:计算是收敛的、可靠的.说明该模型是考虑渡槽内水体流固耦合作用实用的地震响应模型,计算结果可为大型渡槽抗震设计提供参考.     

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.     

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。     

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。     

渡槽水体的热交换及水温和含冰率的时空变化

渡槽是一种高架空中的输水建筑物,冰期易于形成产冰场,可能导致下游发生冰塞灾害。考虑渡槽外壁与大气的热交换,包括太阳辐射、外壁和大气的长波辐射、地表的长波辐射和反射及对流等因素,提出了渡槽外壁温度及水体与渡槽热交换的计算模型。建立了冰期渡槽水温时空变化的一维数学模型,采用特征线方法得出水温随时间和离开渡槽进口距离的增加呈指数规律变化的重要结论。在此基础上,导出了渡槽含冰率与负水温成正比的理论公式。算例表明,如果忽视水体与渡槽的热交换,则可能导致计算冰情远远偏离实际情况的结果。     

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。     

舒庐干渠连续梁桥式渡槽结构安全分析

为适应跨流域调水工程中大跨径渡槽工程建设,在消化吸收连续梁桥建设经验的基础上,舒庐干渠上跨引江济淮工程的渡槽,选用变截面连续梁桥作为支撑结构的连续梁桥式渡槽。在综合考虑了结构自重、水荷载、温度应力、预应力以及地震荷载等对连续梁桥式渡槽的影响后,采用 Midas Civil 三维有限元软件对渡槽支撑结构主梁、墩和桩基进行安全分析,分析结果表明在上述荷载作用下,舒庐干渠连续梁桥式渡槽结构安全可靠。     

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。     

U形渡槽内水体液面晃动对流作用试验研究

大型U形渡槽多为薄壁结构,柔性结构与水体间的动力相互作用与刚性壁假定存在明显的不同,渡槽类结构刚度对两类等效质量的影响尚需深入研究。本研究采用几何比尺1/10的大型薄壁U形渡槽物理模型,通过振动台试验研究U形渡槽与水体的动力相互作用。通过深入分析稳态白噪声激励下渡槽结构的动态响应及槽内水体液面自由晃动结构响应,确定U形渡槽中水体液面晃动的自振频率及阻尼比,并通过深入分析试验记录的液面晃动波高幅值与渡槽支座力、弯矩幅值,定量给出了试验对象U形渡槽结构槽内水体对流作用的等效质量及作用位置。可为实际U形渡槽工程抗震设计准确分析及安全性评价提供可靠依据。     

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。     

漕河渡槽预应力次生弯矩计算

南水北调中线漕河渡槽,首次将三向预应力次生弯矩影响考虑到结构设计当中．本文结合漕河渡槽槽身设计实例,对次生弯矩的计算及影响分析进行了论述,并总结了经验,为大型渡槽多向预应力设计提供了借鉴和参考。