渡槽结构抗震性能分析

论文摘要

水资源空间分布不均衡是我国水资源分布的一个典型特点,为从根本上缓解我国北方地区严重缺水的局面,我国一直在兴建跨流域调水工程,其中尤以南水北调大型水利工程为突出。渡槽又称高架渠,是输送渠道水流跨越其他水道、洼地、公路和铁路、山川等的架空桥式交叉建筑物,除输水之外还可作为排洪以及导流之用,是调水、供水工程和灌区水工建筑物中应用最广泛的一种交叉建筑物。在南水北调中线工程中需要修建大量的渡槽,这些渡槽所建地区大部分位于地震烈度为Ⅶ度及以上区域,有的还在地震高发区；因此这些渡槽的抗震设计,对整个南水北调中线工程的安全和经济运行有着至关重要的影响。本文以百泉引水渠渡槽实际工程为例,首先,根据其工程概况及地质情况进行了结构选型及设计计算。其次,利用有限元软件ANSYS建立该渡槽的空间有限元模型,并分析三种不同工况下结构的变形、位移和受力,获得渡槽结构的静力性能。第三,进行了渡槽结构的地震反应分析：模态分析,列出了有限元模型前20阶自振特性及相应的振型特征；反应谱分析,采用振型分解反应谱法针对三种不同工况进行分析；时程分析,输入Elcentro波对渡槽结构进行地震动力时程分析。通过以上静力及地震反应分析对该工程设计计算进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 工程结构抗震理论发展概述
• 1.2.2 国内外研究现状概述
• 1.3 本文的研究工作
• 2 工程概况及设计计算
• 2.1 工程概况
• 2.2 设计计算
• 2.2.1 槽身纵向结构型式的选择
• 2.2.2 槽身横向结构型式的选择
• 2.2.3 水力设计
• 2.2.4 稳定计算
• 2.2.5 主要结构计算
• 3 渡槽结构有限元建模及静力性能分析
• 3.1 渡槽结构有限元建模
• 3.1.1 渡槽结构几何尺寸
• 3.1.2 分析软件说明
• 3.1.3 有限单元类型
• 3.1.4 边界条件
• 3.1.5 材料参数
• 3.1.6 模型种类
• 3.1.7 工况类型
• 3.2 渡槽结构静力性能分析
• 3.2.1 工况1（结构自重）
• 3.2.2 工况2（结构自重+半槽水位）
• 3.2.3 工况3（结构自重+满槽水位）
• 4 渡槽结构的地震反应分析
• 4.1 引言
• 4.2 模态分析
• 4.2.1 有限元模态分析理论
• 4.2.2 渡槽结构特征方程
• 4.2.3 模态计算结果及分析
• 4.3 反应谱分析
• 4.3.1 工况1（结构自重+地震作用）
• 4.3.2 工况2（结构自重+半槽水位+地震作用）
• 4.3.3 工况3（结构自重+满槽水位+地震作用）
• 4.4 时程分析
• 5 结论与展望
• 5.1 本文的主要结论
• 5.2 今后需要研究的问题
• 参考文献
• 致谢