考虑地震动水力的高速铁路跨海斜拉桥行车安全性研究

基于铁路大系统原理,采用刚性柱法将地震动水力转换为节点附加质量,建立地震作用下列车-轨道-深水桥梁耦合振动模型,以某主跨400 m的双塔双索面半漂浮体系高速铁路跨海斜拉桥为例,分别建立考虑和不考虑地震动水力的桥梁有限元模型,通过输入3条实测地震波研究地震动水力对车桥系统动力响应的影响,在此基础上分析地震时该高速铁路跨海斜拉桥的行车安全性。结果表明:地震动水力会显著增大地震时斜拉桥主梁及其桥上钢轨的横向动力响应,而对其竖向动力响应几乎无影响;不考虑地震动水力会低估列车的行车安全性指标,地震动水力对高速铁路跨海斜拉桥行车安全的影响不可忽略。对于本文的计算条件,0.05g、0.10g、0.15g地震及其动水力作用下桥上列车的安全车速阈值分别为325、300、275 km/h。

考虑地震动水力的跨海斜拉桥减震控制研究

处于深水环境的跨海斜拉桥,地震灾害会诱发显著的地震动水力作用于高桩承台群桩基础,导致结构地震响应发生改变。为探究考虑地震动水力对桥梁纵向减震控制效果的影响,以某主跨400 m的跨海斜拉桥为例,基于辐射波浪理论推导不同截面尺寸构件的地震动水力解析解,并将其通过节点质量附加于高桩承台群桩基础,建立考虑地震动水力的水-结构相互作用模型。在此基础上,在塔、梁连接处设置黏滞阻尼器建立桥梁纵向减震体系,采用OpenSees分别建立考虑和不考虑地震动水力的减震控制有限元模型,沿桥梁纵向输入地震波对比计算地震动水力对黏滞阻尼器减震效果的影响。结果表明:地震动水力对结构基频影响甚微,但会显著降低后续高阶的自振频率,其对斜拉桥桥梁结构自振特性的影响不容忽略;地震动水力会显著增大结构动力响应,忽略地震动水力将高估黏滞阻尼器对斜拉桥主梁纵向位移的控制能力;考虑地震动水力后,更加凸显阻尼常数C对桥梁减震控制效果的影响起主导地位,据此提出“先定阻尼常数C,后选阻尼指数α”的阻尼器参数选取原则。依据该原则,推荐阻尼常数C宜控制在4000~6000 kN∙(m/s)^(-α),阻尼指数α宜控制在0.5~0.7范围内。其研究成果可为深水大跨斜拉桥的减震设计提供参考。

高强震动酸化工艺技术在河南油田的推广应用

针对河南油田油层非均质性、低渗透、近井地带污染严重的问题 ,应用高强震动酸化工艺技术 ,克服了常规酸化效果差、有效期短的弊端 .该工艺技术的核心就是将物理解堵和化学酸化法有机结合起来处理油层 .高强震动酸化工艺技术在河南油田应用 36井次 ,措施有效率 (注水井 2 9井次 ,油井 7井次 )达 90 .62 %以上 ,工艺成功率 1 0 0 % ,累计增注水量 44万 m3 ,平均有效期 8个月以上 .现场试验证明 ,该技术对改造油水井地层堵塞效果好 ,见效快 。

波浪-地震联合作用下跨海斜拉桥横向减振控制研究

为研究波浪‑地震联合作用下跨海斜拉桥的横向减振控制方法,以某主跨400 m的跨海斜拉桥为工程背景,考虑桥梁下部结构高桩承台群桩基础的波浪荷载,并基于辐射波浪理论求解地震动水力附加质量,建立了波浪-地震联合作用下考虑水‑结构相互作用的全桥有限元模型。在此基础上,采用黏滞阻尼器构建横向减振体系,分别探讨了波浪单独作用和波浪‑地震联合作用下黏滞阻尼器的减振控制效果。结果表明:在波浪单独作用下,仅在辅助墩墩顶设置黏滞阻尼器的横向阻尼体系减振效果较好,能有效抑制波浪荷载引起的主梁横向位移;在波浪‑地震联合作用下,比选出的横向阻尼体系依旧表现出很好的减振效果,且阻尼器参数变化对减振性能的影响规律基本一致;为兼具减振与减震功能,推荐阻尼指数α取0.8,阻尼常数C宜控制在4000~6000 kN•(m/s)^(-α)内。研究成果可为跨海斜拉桥的横向减振设计提供参考。

地震作用下重力坝动水压力的高精度时域公式

提出一种计算直立坝面上地震动水压力的高精度时域公式,与坝体有限元模型结合用于考虑坝-水动力相互作用,避免半无限库水区域的数值模拟。在频域内,基于库水区域分离变量解析解和坝-水交界面条件推导精确的坝面动水力-坝面绝对水平运动关系,之后利用作者已经提出的时间卷积局部化方法将该关系转化为含有辅助变量的高阶精度时域公式。该公式的时空离散形式与坝体有限元模型的耦合方程,可以采用显式时间积分方法求解。为了能够利用商用有限元平台分析非线性坝体-库水动力相互作用问题,在ABAQUS有限元软件中通过UEL用户单元子程序二次开发实现了提出的动水力公式,公式用户单元在有限元建模阶段与坝体有限元模型无缝结合,后续动力计算过程中无须重启动等任何特别处理。刚性坝面地震动水压力分析表明,提出公式的计算结果稳定,并与解析解较好吻合;之后将该公式应用于Koyna重力坝地震反应分析。