三峡升船机结构地震反应分析

三峡升船机是长江三峡工程通航建筑物的一个重要组成部分,也是目前世界上规模最大、技术难度最高的升船机。地震作用增加了升船机结构特别是其导向系统设计的难度,抗震问题成为升船机研究中的一个关键方面。采用数值模拟的方法,研究三峡升船机结构的动力特性、结构的加速度与位移反应、墙体应力与联系梁内力反应,同时还分析比较多种因素对船厢与塔柱之间地震耦合力的影响。结果表明,船厢内水体的基频远离塔柱结构的基频,水体对塔柱结构的动力影响不大;塔柱结构墙体应力不大,但是顶部联系梁特别是在横梁变截面处及梁根部附近局部区域内力较大;各种因素对横导向机构的地震耦合力影响不大,横导向耦合力约为1MN;纵导向地震耦合力较大,并显著受到多种因素的影响;船厢在上部时纵导向地震耦合力最大,但是阻尼器的设置可以有效地降低纵导向耦合力,增加相当于5%阻尼比的阻尼器即可以使耦合力从8.11MN降低为6.98MN。

三峡升船机塔柱结构运行期有限元分析

通过三维有限元仿真计算模拟施工浇筑全过程以及年气温变化,研究了三峡大坝升船机塔柱结构在运行期的工作状态,以及气温骤降、日照作用、混凝土干缩分别对塔柱结构的影响。研究结果表明:运行期塔体变形随年气温周期性变化而变化,各方向应力水平不高,在2 MPa以内;气温骤降在底板和塔柱筒体结构外表面引起最大约3 MPa的拉应力,齿条和螺母柱竖直向收缩约4 mm;日照作用在齿条和螺母柱部位引起的横河向位移小于1.5 mm,竖向位移小于0.4 mm;在塔柱混凝土干燥的早期,位移的变化幅度较大,而后期位移变幅逐渐减小直至稳定。

三峡升船机安全机构埋件传力机理研究

三峡升船机是世界上技术难度和规模最大的垂直升船机,选用长螺母-短螺杆系统作为遭遇事故时的安全机构,安全机构传力可靠性对于保障升船机安全运行至关重要。建立了螺母柱结构精细化仿真计算模型,按照设定的事故工况研究了螺母柱的变形与应力,计算结果表明,螺母柱、工字钢、灌浆材料、一期混凝土、预应力锚栓、钢筋的拉压应力均小于相应的强度值,设计提出的传力机理与数值计算结果相吻合。沉船事故工况与船厢水泄空工况的原型试验结果表明,螺母柱埋件在试验过程中的位移很小,且未发现其他破损现象,此结果证明了螺母柱结构的可靠性,也验证了设计阶段的分析结论。

地震作用下大型升船机结构的时变动力可靠度

利用三维有限元方法对三峡升船机塔柱结构的动力学特性及随机地震响应进行了计算分析,结果表明塔柱结构柔度较大,其顶部节点随机地震位移响应为中宽带过程。在此基础上,采用首次超越破坏机制,以塔柱结构顶部典型位置的位移限值为可靠度界限,对设计地震烈度下升船机塔柱结构的时变动力可靠度进行了计算分析,得到了塔柱结构设计基准期内的时变动力可靠度,并讨论了可靠度界限值的随机性对结构抗震时变可靠度计算结果的影响,建议升船机结构抗震可靠度计算模型采用Markov过程假定。该文可为升船机结构设计及安全运行提供必要的参考。