黄河中下游水闸抗震能力分析

发布时间：2017-10-15 13:01

  本文关键词：黄河中下游水闸抗震能力分析

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【摘要】：黄河中下游水闸的地基均为土基,其分布位于华北地震区。随着国内抗震设计规范的变更,这些水闸的原设计抗震能力不足,需重点开展抗震措施的复核。同时随着计算方法的发展,原先采用拟静力计算方法进行设计的水闸与现在抗震设防的要求相比已略显不足,因此采用更先进的计算方法对水闸结构开展抗震能力分析刻不容缓。本文针对位于该区域内水闸地基土特性、结构形式对水闸抗震能力的影响进行研究,通过统计分析方法确定水闸的典型地基土和典型结构形式。考虑结构-地基土相互作用、不同边界地基模型以及地震动水压力,根据典型地基土、典型水闸,采用振型分解反应谱法和时程分析法分析水闸结构在现行抗震设防烈度下的实际抗震能力。对比分析振型分解反应谱和时程分析法的地震动响应,推荐黄河中下游水闸抗震能力的计算方法。通过以上研究,本文得到的结论如下:1.对黄河中下游水闸闸底板地基土进行统计分析,得到典型地基土为:第一层为砂壤土;第二层为壤土;第三层为粘土;第四层为粉砂;第五层为细砂;第六层为中砂,其层厚比例为1:1.54:0.63:0.88:1.02:0.53。2.对黄河中下游水闸的结构形式进行统计分析,得到水闸典型结构形式为:(1)闸室高度为5~9m,闸底板长度为9~11m,闸墩上游墩头采用半圆形,下游墩头采用流线型,边墩的厚度为0.6~1.0m;(2)水闸机架桥高度为4.0m~8.8m,高于5m,采用双层结构,横梁设置在顺河向,下端高度大于上端高度,排架柱横河向宽度为0.3~0.45m,顺河向宽度为0.35~0.5m;(3)启闭机房结构为砖结构,其中启闭机房有圈梁。3.在地震作用下,水闸闸室结构的横河向变形大于顺河向变形,水闸的机架桥和启闭机房的横河向变形小于顺河向变形,另外沿水闸高度方向,水闸的位移逐渐变大,其中水闸机架桥的变形最大,启闭机房次之,闸室结构变形最小。4.考虑土体,不仅得到了水闸结构的自振频率,还得到了土体自身和土体与水闸结构一体的自振频率,还放大了水闸结构的动应力,延后了水闸结构的地震动应力,其对水闸闸室结构的放大作用最大,机架桥次之,启闭机房最小。5.在相同地基模型下,与固定边界相比,黏弹性边界减小了水闸结构的地震动应力,另外考虑结构与土的非线性接触,减小了结构的动响应,却增大了与结构连接的其他结构动响应。时程分析方法得到的结果比振型分解反应谱法得到的结果更准确、真实,因此,对水闸进行抗震动力分析时推荐采用时程分析法。
【关键词】：黄河中下游水闸 抗震能力 振型分解反应谱法 时程分析法
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV312;TV66
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究目的和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.3 研究的主要内容14-16
• 1.3.1 地基特性研究14
• 1.3.2 水闸结构研究14
• 1.3.3 典型水闸抗震能力研究14-16
• 2 黄河中下游水闸地基特性研究16-24
• 2.1 水闸闸底板地基土质16-19
• 2.2 水闸地震动参数及设防类别19-21
• 2.3 典型地基土21
• 2.4 本章小结21-24
• 3 黄河中下游水闸结构特性研究24-42
• 3.1 水闸闸室段结构形式24-32
• 3.1.1 水闸闸室段纵剖面24-28
• 3.1.2 水闸闸室段横断面28-30
• 3.1.3 水闸机架桥和启闭机房30-32
• 3.2 水闸混凝土强度32-39
• 3.2.1 构件分类及检测方法统计32-35
• 3.2.2 水闸混凝土实际检测强度35-36
• 3.2.3 水闸混凝土强度变化规律36-39
• 3.3 典型水闸39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4 典型水闸动力分析42-76
• 4.1 水闸动力分析理论42-45
• 4.1.1 模态分析42
• 4.1.2 振型分解反应谱法42-43
• 4.1.3 时程分析法43-45
• 4.1.4 非线性分析45
• 4.2 计算模型及材料参数45-49
• 4.2.1 计算模型45-46
• 4.2.2 材料参数46-49
• 4.3 水闸动力分析计算结果49-74
• 4.3.1 模态分析49-50
• 4.3.2 振型分解反应谱法50-60
• 4.3.3 时程分析法60-70
• 4.3.4 结构与土界面接触对结果的影响70-74
• 4.3.5 两种有限元计算方法结果的对比74
• 4.4 本章小结74-76
• 5 结论与展望76-78
• 5.1 结论76-77
• 5.2 展望77-78
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文78-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-85

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本文编号：1037245