涵洞式水闸动力响应分析

发布时间：2017-05-26 21:12

  本文关键词：涵洞式水闸动力响应分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来我国地震频发,对国家和人民的生命财产造成了极大的损失。在水利水电工程枢纽中,水闸及附属的泄水设施如果遭受地震破坏,将会导致闸前水位上升,进而危及整个工程的安全。另外,大型电力设施的震害,会导致发电中断,对电网造成很大的冲击,对抗震救灾不利,还可能导致更加严重的次生灾害。所以,水闸结构的抗震能力越来越受到重视。本文主要概括了水闸结构动力分析发展现状和基本理论,基于ANSYS软件,以黄河中下游大车集涵洞式水闸为例,研究了结构在不同过闸水位高度情况下的动力特性,研究的主要内容如下:1.总结归纳了动力响应基本理论、有限元动力分析的理论和方法,及振型分解反应谱法和动力时程分析法的基本理论。研究了ANSYS二次开发技术,运用参数化语言APDL实现了动水压力模块的求解,即有限域内附加质量法。2.以大车集水闸的涵洞段为例,建立了三维实体有限元模型,研究结构和水体之间的动力相互作用问题。按照有限域内附加质量法计算了不同水体高度对闸室段及水闸上部结构自振特性的影响。3.运用振型分解反应谱法与时程分析法对水闸进行动力响应计算,分析了水闸的动位移和动应力变化规律,对两种方法做了对比分析,并将涵洞段与其他部位动力结果进行比较,研究涵洞式水闸的薄弱部位。其研究成果符合一般规律,可为工程实际提供参考价值。4.按照规范,选用了EI-Centro波、唐山波和人工波三条加速度地震波进行时程分析,并将三条地震波的结果进行对比,得出了一些有用的研究成果。同时,水闸动力响应是非常复杂的问题,动力分析过程中有些假设条件和不完善的地方还需进一步研究讨论。
【关键词】：涵洞式水闸 ANSYS 附加质量 动力响应 反应谱法 动力时程法 地震波
【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】：TV66;TV312
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 水闸震害8-10
• 1.2 水工建筑物在地震作用下的国内外研究现状10-13
• 1.2.1 地震动力分析的国内外研究现状10-12
• 1.2.2 水体与结构相互作用的动力模型的研究现状12-13
• 1.3 问题的提出13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 2 水闸抗震计算理论16-30
• 2.1 地震运动假设16-17
• 2.2 结构动力分析的基本理论17-18
• 2.2.1 结构动力平衡方程17
• 2.2.2 结构自振特性的计算17-18
• 2.3 反应谱法的基本原理18-24
• 2.3.1 单自由度体系的地震反应18-21
• 2.3.2 多自由度体系的地震反应21-24
• 2.4 时程分析法的基本原理24-26
• 2.5 考虑动水压力的水体模拟26-30
• 2.5.1 流体运动基本方程26-27
• 2.5.2 库水附加质量模型27-30
• 3 水闸结构模态分析30-40
• 3.1 水体附加质量模型30-31
• 3.2 水体附加质量模型的建立31-33
• 3.2.1 基本资料31
• 3.2.2 计算模型31-33
• 3.3 附加质量模型的动力特性分析33-38
• 3.4 本章小结38-40
• 4 水闸结构反应谱分析40-52
• 4.1 水工抗震设计标准反应谱40-42
• 4.2 反应谱动力响应分析42-51
• 4.2.1 闸室段动力响应分析42-49
• 4.2.2 上部结构动力响应分析49-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 水闸结构时程响应分析52-70
• 5.1 地震波的选择52-53
• 5.2 计算模型及动荷载处理53-54
• 5.3 水闸地震动力响应分析54-68
• 5.3.1 水闸地震动力响应动位移分析54-61
• 5.3.2 水闸地震动力响应动应力分析61-68
• 5.4 三种地震波动力响应结果对比分析68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 6 结论与展望70-72
• 6.1 结论70
• 6.2 展望70-72
• 攻读硕士期间参加科研项目及发表的学术论文72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-78

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