大型渡槽竖向动力特性及地震动力反应

应用流体的势流理论及梁的振动方程，分析了大型渡槽承重结构的竖向流图自振动力特性及地震动力反应。分析结果表明，渡槽承重结构由于大量附连水质量的作用，其自振频率大幅度下降，即使结构抗震设防烈度不高，坚地震作用对承重结构也具有较大影响，结构设计时应加以考虑。     

考虑流固耦合的大型预应力渡槽地震反应分析

借助大型通用有限元软件ANSYS对“渡槽槽身+槽内水体+预应力钢绞线”复杂体系进行有限元模拟研究,并编制相应程序,计算了南水北调中线洺河渡槽在同步激励作用下的地震时程响应,进行地震荷载作用下的强度和刚度校验,从而确定了渡槽的抗震性能,为实际工程提供了有价值的参考。实例计算表明,该模型及方法可为具有流—固耦合特征的大型预应力渡槽结构的抗震设计提供实用有效的方法。     

二道河斜拉渡槽自振特性的模型试验

二道河斜拉渡槽为大跨度钢筋混凝土斜拉结构,全跨长为258m,主跨长126m,中间设两个塔墩,塔墩高52.4m.该渡槽地处风口,为确保建筑物不受风力破坏,必须进行结构的风动研究,同时,必须准确地了解该种结构的自振特性.为此,在室内进行了小比例尺斜拉渡槽自振特性的模型试验.本文系统地介绍了由模型试验而获得的斜拉渡槽自振特性(频率和振型),较好地探讨了拉索因受力改变而引起槽身自振频率变化和拉索本身振动的运动规律以及减小其振幅的措施.本文还将自振频率计算值与实测值进行了对比,二者基本吻合.     

尼勒克沟渡槽横向地震反应分析

采用有限元分析方法,建立尼勒克沟渡槽三维有限元模型,并以尼勒克沟渡槽的自振频率和振型为基础,采用静力法和地震反应谱分析法对尼勒克沟渡槽进行横向地震反应分析.结果表明:尼勒克沟渡槽结构形式、尺寸和预应力筋的布置是合理的,渡槽结构的应力、应变满足规范要求,但渡槽槽身侧墙临水面拉应力较大,建议增加该处预应力钢筋的数量,以提高渡槽的整体抗拉强度.     

预应力效应对渡槽动力特性影响分析

作为大型输水建筑物,渡槽的动力特性最能反映结构的整体力学性能和在空间力作用下变形的先后顺序。对有肋和无肋的矩形渡槽和U形渡槽不同预应力筋配置方式的动力特性进行了分析,结果表明:对于矩形渡槽,竖向预应力筋显著降低了结构整体刚度,矩形渡槽加肋可大幅提高结构的刚度;对于U形渡槽,环向预应力筋降低了结构的整体刚度。渡槽有很强的刚度,预应力不能改变振型出现的先后顺序。结合静动力分析结果,推荐使用U形渡槽。     

预应力混凝土薄壳渡槽

前言用冷拔低碳钢丝制作的预应力构件,因其材料货源充足,施工工艺简单,易掌握而被广泛采用。该工艺可以做到设计定型、结构轻巧和工厂化生产。象山县从七六年来采用了该工艺,已建成二百余跨的预应力薄壳渡槽,取得了较好的技术经济效益。     

施加预应力锚索的渡槽结构应力变形特性研究

以尼勒克沟渡槽为例,建立预应力渡槽的三维有限元模型,计算5种过水工况对应的应力和位移,与未考虑预应力的渡槽模型进行对比,结果表明:素混凝土渡槽在纯自重情况下受力较均匀,但不能承受较大的拉力;施加预应力锚索对渡槽在自重、水荷载、风荷载下的拉、压应力及应变的分布有所改善,提高了结构的可靠性和稳定性。     

渡槽结构地震反应分析地震波选取研究

对渡槽结构地震反应时程分析计算时地震波的分类和选取进行研究,并对工程实例进行地震时程响应计算,为渡槽抗震设计提供参考。     

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.     

大型渡槽对多点地震输入的反应

本文对某大型渡槽在多点地震输入激振时的动力反应进行了详细研究。渡槽槽身采用薄壁梁段有限单元模型，考虑了渡槽槽身开口薄壁结构的横向弯扭耦合振动、约束扭转变形等结构自身特性；渡槽支架采用空间梁单元进行离散。文中给出了大型渡槽在多点地震输入激振时动力反应的计算公式，并对某10跨大型渡槽进行了具体数值计算。研究表明：考虑多点地震输入激振时，虽然该大型渡槽各输出点的横向位移最大值较同步地震输入激振时有所减少，但是各伸缩缝的横向相对折角最大值却普遍增大；该大型渡槽各输出点的竖向位移最大值和各伸缩缝的竖向相对折角最大值普遍减小。大型渡槽结构的抗震设计应考虑多点地震输入激振效应的影响。     

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.     

铅芯橡胶减震技术在渡槽中的应用研究

本文探讨了铅芯橡胶支座用于渡槽减震的有效性，对一实例通过非线性时程分析法研究了在不同地震波激励下的地震作用效应，表明采用铅芯橡胶支座较普通的叠层橡胶支座具有更多优点，可实现对地震响应多目标控制。     

预应力排水渡槽钢筋失效研究

结合南水北调中线工程预应力排水渡槽结构设计,采用三位有限元方法,进行局部预应力钢筋失效分析,通过对比研究不同失效模式下渡槽应力分布状况,指出了对此类渡槽影响应力最大的失效模式.     

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。     

渡槽结构横向动力响应分析

结合某渡槽安全鉴定工作,建立单跨渡槽结构在设计水位和无水两种工况下的ANSYS三维有限元模型。选用Housner流-固耦合模型模拟了槽内水体与槽体侧壁之间的相互作用,并设定槽墩高度为8.3,10.3,12.3和14.3 m,分别进行模态分析和动力响应分析,以观察在不同槽墩高度下渡槽结构的动力响应(应力、位移和速度)变化。分析结果表明:渡槽结构在设计水位工况下的自振频率小于结构在无水工况下的自振频率;随着槽墩高度的增加,结构在设计水位工况和无水工况下的自振频率均呈减小的趋势,而槽墩顶部、槽体跨中及槽体顶部关键点处的动力响应值有总体增大的趋势;但渡槽结构不同位置的响应值不同,在地震作用下,高墩渡槽的动力响应值总体大于矮墩渡槽的动力响应值。     

渡槽的振动试验及其动力特性分析

利用智能数据采集仪对某灌渠的渡槽进行了振动试验,并采用DASP-V10软件对采集到的数据进行了时域分析、自谱分析以及三维谱阵分析。结果表明：有列车经过时渡槽的振动剧烈,对渡槽的耐久性产生了不利影响。     

设置叠层橡胶支座梁式渡槽的地震响应分析

本文以在槽墩与上部结构之间设置了叠层橡支座的梁式渡槽为对象，采用非线性时程分析法，研究了３种支承方案的水平地震作用．结果表明，设置橡胶支座对渡槽结构的地震响应有明显的控制作用，对渡槽设计有一定的参考价值．     

考虑不均匀沉降影响的多厢互联预应力渡槽安全评估研究

多厢互联式渡槽是针对南水北调输水量大而专门提出的一种新型渡槽结构型式,与传统单厢渡槽相比,这种新型渡槽纵向与横向尺寸相差不大,并采用三向预应力设计,导致其横向刚度与纵向刚度相差不大,承载以后的受力表现更像板而不是梁,这种结构挠度变形很小,但对不均匀沉降变形异常敏感.为此,以某三厢互联预应力渡槽为例,通过对现有沉降变形监...     

大型"U"型薄壳预应力渡槽仿真结构试验

东深供水改造工程是向香港、深圳以及工程沿线城镇提供饮用源水及农田灌溉用水的跨流域大型调水工程.渡槽长度为5 811m,渡槽设计过流量为90m3/s,纵坡1:1 000,槽壳内径7 m,设计水深4.7 m,满槽水深5.35 m,为一级建筑物.大型"U"型薄壳渡槽采用预应力在国内尚属首例,为确保工程成功应用,2001年进行了1:1仿真结构和生产性试验.测试内容包括预应力锚索锚固力、摩阻系数、混凝土和钢筋应力以及结构变形.经对试验结果整理分析,①用于试验的钢绞线力学指标达到规范要求;②锚索与孔道之间的摩阻系数小于0.1,较规范推荐值为小;③锚索锚固力已趋稳定,纵向锚索的锚固回缩应力损失、钢绞线松弛应力损失与混凝土徐变应力损失的总和未超出规范公式的计量范围;④各阶段混凝土应力分布规律与三维有限元计算结果基本一致,预应力达到设计预期效果,渡槽结构是安全的;⑤渡槽挠度较小,槽身刚度较大.     

高架渡槽跨下公路行驶车辆动力系统响应的数值分析

本文将渡槽及其跨下公路上高速行驶重型车辆作为动力系统，建立了车辆-路基-渡槽结构系统的动力有限元模型。该模型考虑了跨下高速行驶重型车辆对渡槽的动力作用，采用黏弹性边界作为路基有限域的人工边界，并采用“移动确定荷载法”模拟行驶车辆对路面的作用。首先采用该数值模型模拟在设定现场测试工况下重型车辆以特定速度行进所产生的动力响应，得到了与现场实测数据基本一致的计算结果，从而验证了所提出的计算模型的正确性和有效性。在此基础上，数值模拟了在公路上正常工况和可能发生的极端工况的车辆行驶过程。数值分析显示，渡槽跨下公路上高速行驶重型车辆不会影响其上方渡槽结构的安全。