软基上双铰底板式闸室结构地震动力特性分析

发布时间：2017-04-25 00:11

  本文关键词：软基上双铰底板式闸室结构地震动力特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国是一个多地震且震区分布较广的国家,地震频繁而强烈。据历史记载,我国几乎各省都发生过破坏性地震。同时,也是世界上受地震灾害最严重的国家之一。为保证水上运输的畅通及人民生命财产的安全,对作为通航建筑物的船闸进行有效的抗震设计十分必要。双铰式闸室结构底板厚度较小、造价较低,广泛运用于软基结构,但底板对两侧闸墙的变位较为敏感,适应沉降能力较差。因此,为了克服其自身结构的不足,对双铰底板式闸室进行结构抗震设计研究不仅十分必要,也是业内人士较为关注的热点问题之一。本文所做的工作及主要成果如下:(1)调研软基上闸室结构设计现状及有限元数值计算方法在闸室结构计算领域的进展,分析双铰底板式闸室结构的受力特点及结构抗震设计所存在的问题,提出本课题研究的主要内容。(2)掌握ANSYS软件关于动力特性分析计算的各种功能以及有限元动力分析的理论与方法。基于某双铰底板式船闸实际工程,建立能够反映结构-土体相互作用的三维有限元模型。(3)分析软基上双铰式闸室结构墙体的自振特性,并在此基础上通过反应谱分析方法和时程分析方法进行深入对比分析,评价两种方法的异同性。(4)反应谱法与时程分析法计算成果均表明:当地震发生时,水平向位移幅值最大且加速度响应最激烈的位置是闸墙两侧顶部,所受激振力最大,故最易收到破坏。(5)对于闸室水平向位移幅和闸墙内侧水平向动应力幅值,反应谱分析法所得结果大于时程分析法所得结果;对于闸墙外侧水平向动应力幅值、底板水平向动应力幅值和墙后动土压力幅值,反应谱分析法所得结果小于时程分析法所得结果。因此,在进行双铰底板式闸室结构设计时,因根据工程自身特点选取合适的计算方法。
【关键词】：双铰底板式闸室结构 动力特性分析 谱分析方法 时程分析方法
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U641.31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究意义9
• 1.2 双铰底板式闸室结构的研究现状9-15
• 1.2.1 双铰底板式船闸闸室结构特点9-11
• 1.2.2 闸室结构地震动力学研究现状11-13
• 1.2.3 闸室结构计算中存在的问题13-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 第二章 闸室结构与土体的动力分析方法与理论16-29
• 2.1 结构与土体动力分析方法16-17
• 2.1.1 动力有限单元法16
• 2.1.2 动力边界法16-17
• 2.1.3 混合法17
• 2.2 动力有限单元法的理论基础17-21
• 2.2.1 结构的动力学方程17-19
• 2.2.2 结构自振特性的计算19-20
• 2.2.3 系统动力响应20-21
• 2.3 土的动力计算模型21-28
• 2.3.1 线性粘弹性模型21-23
• 2.3.2 弹塑性模型23-24
• 2.3.3 非线性等价粘弹性模型24-26
• 2.3.4 DP模型简介26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 ANSYS在结构动力学中的应用29-57
• 3.1 ANSYS程序设计29-30
• 3.1.1 参数化程序设计语言(APDL)29-30
• 3.1.2 用户可编程特性(UPFS)30
• 3.2 ANSYS谱分析理论与使用方法30-39
• 3.2.1 模态分析理论30-31
• 3.2.2 谱分析理论31-35
• 3.2.3 ANSYS谱分析法的命令流35-39
• 3.3 ANSYS时程分析理论与使用方法39-49
• 3.3.1 时程分析理论39-42
• 3.3.2 ANSYS时程分析法的命令流42-49
• 3.4 粘弹性人工边界的理论与使用方法49-56
• 3.4.1 粘弹性人工边界理论49-52
• 3.4.2 ANSYS粘弹性人工边界的命令流52-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第四章 双铰式闸室结构有限元模型的建立57-66
• 4.1 工程概况57-58
• 4.1.1 材料参数58
• 4.2 双铰底板式闸室结构有限元模型的建立58-63
• 4.2.1 ANSYS仿真模型建立58-60
• 4.2.2 实体模型建立60-61
• 4.2.3 模型网格划分61-63
• 4.3 加载及求解63-64
• 4.3.1 施加荷载63
• 4.3.2 求解63-64
• 4.4 模型验证64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 计算成果与分析66-108
• 5.1 反应谱法分析66-83
• 5.1.1 自振特性66-76
• 5.1.2 反应谱法成果分析76-83
• 5.2 时程法分析83-104
• 5.2.1 地震波的选取及输入84
• 5.2.2 时程法计算结果分析84-104
• 5.3 本章小结104-108
• 第六章 结论与展望108-110
• 6.1 结论108-109
• 6.2 展望109-110
• 致谢110-112
• 参考文献112-116
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果116

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