双槽渡槽结构剩余抗震性能拟静力试验研究

为评估大型钢筋混凝土渡槽结构在主震后的剩余抗震性能,以南水北调中线工程某双槽渡槽为原型先进行1/6缩尺振动台试验后,再对渡槽槽身和支架构件分别进行静力和拟静力试验。研究了各构件的破坏模式和剩余抗震能力,同时建立损伤后的有限元模型进行对比验证,并采用能力谱法对渡槽支架结构的剩余抗震性能给予了评估。研究结果表明:主震后槽身试件的破坏模式与以往研究中略有不同;尽管支架试件在主震中产生不同等级震害损伤,在拟静力试验中构件滞回性能、延性系数、承载力衰减、抗侧刚度和耗能性能等参数虽有所差异,但其下降幅度不大且二者损伤发展情况相似;数值模拟结果与试验曲线较为吻合;最后通过能力谱法对渡槽构件的评估说明结构仍具有较好的剩余抗震能力。

大型双槽渡槽结构地震易损性分析

为评估大型钢筋混凝土渡槽结构的抗震性能,以南水北调中线工程某三跨双槽渡槽为例,基于OpenSees平台中的纤维梁单元创建渡槽有限元模型,同时考虑槽内水位条件的不同以及地震波的随机性,通过增量动力法进行非线性动力时程分析,获得各易损构件的地震响应峰值;采用传统概率地震需求分析方法对数据进行线性回归,进而得到渡槽结构槽墩和支座的地震易损性曲线。研究结果表明:槽内水位变化对渡槽结构的地震响应有较大影响,通过对槽墩与支座开展损伤超越概率分析计算,说明满槽情况下各构件损伤超越概率增长速率最快。

大型双槽渡槽结构振动特性分析

根据大型双槽渡槽的结构特点，应用薄壁梁段有限元法，考虑了渡槽横向弯扭耦合振动、约束扭转变形和盆式橡胶支座等对渡槽结构动力作用的影响；对实际工程中某大型渡槽进行了振动特性分析，研究了该渡槽设计水位变化对大型渡槽模态的影响，探讨了该大型渡槽在几种工况下的模态变化范围，所得结果可为该大型渡槽的抗震设计提供依据。

大型双槽渡槽地震反应分析

为了得到比较精确的大型双槽渡槽结构的地震反应,根据渡槽结构复杂、影响动力因素较多等特点,采用8结点空间块体单元对渡槽槽身和槽墩进行有限元离散,分别用耦合自由度和多个弹簧单元分别模拟渡槽槽身横向拉杆、加劲肋和盆式橡胶支座,建立了大型双槽渡槽结构地震反应分析的有限元模型,计算了南水北调水利工程中的双洎河大型双槽渡槽的振动特性,并分别用反应谱法和时程分析法对该渡槽进行了地震反应分析,计算结果可为该渡槽的抗震设计提供参考。

大型双槽渡槽动力特性分析

采用 2 0结点空间块体单元剖分渡槽槽身和槽墩 ,分别用耦合自由度、低刚度块体单元、多个弹簧单元模拟槽身横向拉杆和加劲肋、渡槽槽内水体及盆式橡胶支座 ,建立大型双槽渡槽结构动力分析的有限元模型 ,并对南水北调水利工程某大型双槽渡槽进行了多工况动力特性分析 ,探讨了渡槽横向拉杆、槽内水体及盆式橡胶支座等多种因素对渡槽整体动力性能的影响 .计算结果表明 ,渡槽横向拉杆对渡槽的横向动力特性影响不可忽略 ,盆式橡胶支座竖向刚度在一定范围内影响渡槽的动力特性 ,槽内水位的高低及分布情况对渡槽的动力特性影响很大 .

铅芯橡胶隔震双槽渡槽设计与动力分析

结合南水北调中线工程,利用铅芯橡胶隔震技术对双洎河大型双槽渡槽进行隔震设计,采用Housner模型考虑水体与槽身流固耦合作用对其进行有限元动力分析。与非隔震渡槽相比,隔震渡槽的频率大幅降低;随隔震周期的增加,隔震渡槽振型保持不变;槽身底部剪力减小,支座位移增大。等效线性模型计算的地震响应极值大于双线性模型,偏安全。结果表明,铅芯橡胶隔震技术可显著降低渡槽结构的地震响应,且隔震周期越大,降幅亦越大。

考虑流固耦合作用的双槽渡槽地震响应分析

为研究考虑流固耦合的大型双槽渡槽结构动力响应特性,采用空间8节点非协调元,基于流固耦合动力相互作用理论及弹性理论推导计算公式,编制了有限元计算程序。对南水北调中线双洎河渡槽的典型三跨进行了模态分析和地震时程响应计算,结果表明:槽内有水将大大增加渡槽结构质量矩阵中的数值,使结构自振频率明显降低,考虑流固耦合动力作用工况较空槽工况对应的地震响应值(包括位移、速度、加速度等)大,对结构整体抗震不利。

双槽渡槽结构地震非线性碰撞研究

依据建立的双槽渡槽薄壁结构动力分析模型,利用非线性接触单元Kelvin模型,开展了纵向地震波输入下的非线性碰撞响应分析。采用不同场地条件和不同峰值调幅的地震波输入,计算分析了南水北调老张庄双槽渡槽结构纵向碰撞地震反应。计算结果表明,伸缩缝间距大小对跨间碰撞效应影响很大;同时结构碰撞响应对输入地震波具有较强的频谱敏感性;计算中是否发生跨间碰撞对结构地震反应影响较大,说明了开展大型渡槽结构非线性碰撞地震响应分析是很有必要的。

地震作用下双槽渡槽半主动变阻尼控制分析

渡槽结构的抗震安全性一直是需要关注的问题,通过采用变阻尼控制装置对大型双槽渡槽开展地震横向振动半主动控制方法研究,探讨双槽渡槽结构的二次型最优算法的半主动控制效果。采用离散化方法,将被控双槽结构离散为多自由度体系梁段单元,然后建立双槽渡槽结构-变阻尼系统力学模型并建立运动微分方程,进而结合工程实例并借助MATLAB软件,对比分析半主动控制与主动控制策略的控制效果。研究表明半主动变阻尼控制装置可以降低渡槽结构横向地震响应,半主动变阻尼控制的墩底弯矩和剪力较主动控制明显减小。

新型钢圈-高阻尼橡胶支座渡槽结构抗震性能研究

渡槽是常用的输水建筑物,在地震作用下极易发生损伤破坏。文章提出了新型钢圈-高阻尼橡胶减隔震支座渡槽结构,具备减震耗能能力。利用有限元软件建模,分析了新型支座的滞回曲线等力学性能。结果表明,新型支座具有一定程度的地震波频谱敏感性,比普通橡胶支座具有更好的减隔震效果。为大型双槽渡槽结构的减隔震设计提供参考。

强震作用下南水北调双洎河渡槽结构非线性分析

渡槽作为一种常用输水建筑物,若处于地震高烈度区,抗震性能对其运行安全至关重要。为此,基于有限元分析软件ABAQUS开发了一种适用于大型双槽渡槽结构——南水北调双洎河渡槽工程的模拟钢筋混凝土材料非线性的纤维梁单元子程序,开展非线性地震响应分析,得到关键部位应力-应变曲线,以及跨中位移、速度、加速度、墩底弯矩、剪力时程曲线等。计算结果表明,强震作用下双槽渡槽非线性模型与线弹性模型地震响应差异较大,其中跨中位移、速度、加速度峰值非线性模型计算结果均有所增大;而墩底弯矩、剪力峰值有所减小;相同调幅下不同场地地震波的输入对结构响应峰值也有影响。所得结论为双槽渡槽结构的抗震设计计算提供了参考。