大型矩形渡槽结构静动力分析

发布时间：2017-05-11 19:06

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【摘要】：渡槽(aqueduct)是输送渠道水流,并跨越河流、山冲、谷口、道路等的交叉建筑物,是水工建筑物中最常用的立体式交叉建筑物之一。在南水北调中线工程总干渠中,大型渡槽交叉建筑物的数量就有数十座,并且大部分的渡槽都位于地震烈度在7度以上的地区,有些甚至处于地震的一个高发区,这些渡槽的抗震设计研究将对整个南水北调工程的安全和效益及人民的财产安全产生重大影响。由于渡槽结构在使用过程中,会受到水压、自重等静力荷载的作用,还有风荷载、人群荷载、地震荷载等动力荷载,如何确保渡槽在各种荷载组合作用下的安全使用极其重要。加上渡槽本身“头重脚轻”的结构特点,即使采用很好的支承形式,因为有水体的影响,对渡槽的抗震是非常不利的。因此,开展大型渡槽结构的地震响应等相关分析的研究具有重大意义。本文应用大型有限元软件ADINA对南水北调中线输水工程之一的水北沟大型矩形双槽渡槽进行分析,建立了渡槽静力分析模型、动力特性分析模型、动力响应分析模型。其中涉及的方面有：预应力钢筋的处理、支座的处理、槽身拉杆的处理、各单元网格的处理、地基的处理、水体的模拟方式等。本文将分三种工况对水北沟渡槽进行分析：工况1：两槽无水,工况2：两槽半水深,工况3：两槽满水深。分别分析各工况条件下的相关静力分析、动力特性分析、动力响应分析。提取相关的应力位移结果,并得出相关结论。分析结果表明：槽身横向的整体刚度偏低。槽身应力最值出现的位置一般都为中墙或边墙的底部与槽身相互接触的部位。在这些部位均容易出现应力集中现象,这就要求在实际设计当中,在考虑经济性的同时,在容易出现应力集中位置,应当采用加大接触面或增加配筋量的方法,防止发生应力破坏。在槽身端部,要注意竖向钢筋布置位置,调整混凝土与钢筋的接触部位。
【关键词】：南水北调 渡槽 静动力分析 地震响应
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV672.3;TV31
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 问题的提出10-11
• 1.2 选题的背景及意义及国内外相关研究现状11-12
• 1.3 本文所研究的工作12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第二章 结构静动力分析方法介绍14-26
• 2.1 渡槽槽身受力分析方法14-16
• 2.2 动力分析的反应谱法16-20
• 2.3 动力分析的动态时程法20-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 基于ADINA的分析理论26-38
• 3.1 静力分析理论26
• 3.2 动力分析理论26-27
• 3.3 ADINA当中有关结构场模型的理论介绍27-32
• 3.3.1 非线性28-29
• 3.3.2 隐式积分与显式积分29-30
• 3.3.3 求解器类型30-31
• 3.3.4 迭代方法和收敛准则31-32
• 3.4 ADINA当中基于势流体理论的流固耦合分析介绍32-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 水北沟矩形渡槽静力分析及动力特性分析38-72
• 4.1 水北沟渡槽工程概况38-39
• 4.2 基于ADINA的矩形渡槽静力模型说明39-42
• 4.3 水北沟矩形截面渡槽槽身静力结果分析42-55
• 4.3.1 槽身结构竖向位移分析45-49
• 4.3.2 槽身结构横向应力分析49-51
• 4.3.3 槽身结构纵向应力分析51-53
• 4.3.4 槽身结构竖向应力分析53-55
• 4.4 矩形渡槽槽身特殊截面静力结果分析55-67
• 4.4.1 槽身跨中横截面结果分析55-59
• 4.4.2 槽身1/4跨处横截面分析59-63
• 4.4.3 槽身底板结果分析63-67
• 4.5 动力特性分析67-70
• 4.5.1 渡槽结构特性方程67-68
• 4.5.2 渡槽槽身空槽状况下的前十阶频率分析68-70
• 4.6 本章小结70-72
• 第五章 水北沟大型矩形渡槽地震响应分析72-81
• 5.1 场地设计地震反应谱的确定方法72-73
• 5.2 场地设计地震动时程的合成方法73-74
• 5.3 地震参数选取74-75
• 5.4 基于ADINA的矩形渡槽FSI动力模型说明75
• 5.5 矩形渡槽结构动力响应最值随水深的变化规律分析75-80
• 5.5.1 计算结果75-79
• 5.5.2 结果分析79-80
• 5.6 本章小结80-81
• 第六章 结论与展望81-84
• 6.1 结论81-82
• 6.2 展望82-84
• 参考文献84-87
• 致谢87-88
• 附录 硕士期间发表的论文88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 孙宁,周宏业;国外大跨度桥梁地震反应分析研究进展[J];世界地震工程;1994年02期

2 张多新;王清云;白新理;;地震作用下大型渡槽动力响应分析研究[J];水力发电;2008年06期

3 张俊发,刘云贺,王颖,于泳波;渡槽-水体系统的地震反应分析[J];西安理工大学学报;1999年04期

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本文编号：357861