大型双槽渡槽非线性地震响应分析

为了研究双槽渡槽薄壁结构弹塑性动力特性,建立了渡槽薄壁结构弹塑性动力分析模型,该模型集渡槽薄壁结构线弹性模型和非线性多弹簧模型为一体,应用多弹簧等效关系模拟结构塑性铰区的非线性滞回特性,以老张庄渡槽为例,开展地震荷载作用下双槽渡槽线弹性和非线性地震响应计算。经结构线弹性和非线性地震响应比较,结果显示两者存在差异,即位移反应弹塑性解均大于线弹性解,内力反应弹塑性解均小于线弹性解。这说明开展大型双槽渡槽结构非线性地震响应分析很有必要。     

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。     

钢-钢筋混凝土组合结构太阳能发电塔强震响应分析

为探究钢-钢筋混凝土组合结构太阳能发电塔实际工程在强震作用下的抗震性能,通过振动台试验和ABAQUS软件对缩尺模型结构进行动力响应时程分析,并得出结论:试验和ABAQUS计算的结构前二阶频率分别为2.002、2.026 Hz和2.072、2.094 Hz;随着输入地震烈度的增大,结构加速度响应峰值和位移响应峰值的出现时间逐渐向后推移。Taft波频谱特性对结构动力响应影响较大;模型结构底部剪力最大,塔顶紫铜结构的受力小于混凝土筒体结构。试验和ABAQUS计算的剪力响应最大值分别为71、73 kN;模型结构质心下部所受轴力较大,试验和ABAQUS计算的轴力响应最大值分别为146、143 kN;在峰值加速度0.900g强震作用下,竖向地震对结构的影响大于水平向地震。     

南水北调双槽渡槽结构动力特性有限元分析

为研究大型双槽渡槽的动力特性,采用通用有限元软件SAP2000对南水北调中线工程中的老张庄渡槽整体结构建立空间有限元分析模型,采用模态分析方法分析计算了渡槽墩体前12阶的自振频率与振动模态,得到了渡槽在3 m设计水深和无水2种工况下的振动特性,整个过程和结果均达到了预期效果,为大型双槽渡槽结构的抗震分析提供了参考依据.     

排架支撑式渡槽排架损伤下地震响应分析

以洗耳河渡槽为例,以弹塑性梁单元模拟排架,采用有限体积法、ALE及二阶迎风格式模拟槽内水体,建立了二维槽—水耦合体,分析了横向地震作用下的排架损伤下渡槽动力非线性响应,并与线弹性梁单元模拟排架的分析结果进行对比。结果表明,在所选地震波横向作用下,排架发生损伤造成了刚度下降、结构振动周期延长,从而逼近水体的一阶晃动周期,引起了槽—水耦合体内水体的大幅晃动;排架损伤后槽底水平位移增大而水平加速度减小,槽内水体作用于槽体底部的动水压力、倾覆力矩、倾覆力减小。     

不同地基模拟及流固耦合方式对渡槽地震响应分析

为探究地基模拟及流固耦合方式对渡槽地震动响应结果的影响,以长岗坡渡槽为例,考虑水体-结构-地基的耦合作用,对渡槽模型进行直接流固耦合(FSC)无质量地基、FSC粘弹性边界、Housner无质量地基、Housner粘弹性边界四种模拟组合的地震动响应分析。结果表明,模拟粘弹性边界地基得到的应力-位移响应结果均小于无质量地基的结果,其FSC模型中支墩最顶部A点Y向(横槽向)正向位移增幅最大,从0.003 35m增至0.008 61m;FSC模型得到的地震位移响应结果相较于Housner模型均降低。     

考虑流固耦合的大型渡槽地震响应分析

针对大型渡槽结构动力响应问题,基于Housner理论的槽身与槽内水体的流固耦合模型,以南水北调中线某大型渡槽工程为例,分析了该渡槽各构件的受力特点,建立了三维有限元动力模型,采用ANSYS动力时程分析技术计算了不同工况下该大型渡槽的结构动力响应.结果表明,在地震荷载时考虑流固耦合作用,渡槽的不同运行工况对其结构的地震响应影响较大,为同类型大型渡槽结构提供了理论依据和设计参考.     

基于IDA法和Pushover法的墩—桩结构整体抗震性能研究

针对以往大都以单墩为模型进行桥墩抗震性能分析的问题,以墩—桩整体结构为计算模型,考虑动水压力的影响,分别采用增量动力分析方法和静力弹塑性分析方法分析了某跨海大桥的整体抗震性能,得到了桥梁结构的基底剪力—墩顶位移关系曲线,并以增量动力分析方法的结果为基准,研究了静力弹塑性分析方法用于墩—桩结构抗震设计的可靠程度。结果表明,静力弹塑性分析方法可准确、简明地评估桥梁结构的抗震性能,可满足工程要求。     

波浪荷载下桩基-重力式复合结构的动力响应

桩基-重力式复合结构是一种能充分发挥高桩结构和重力式结构优点的新型开敞式深水码头结构型式,为分析波浪荷载作用下该结构的动力响应,利用ABAQUS建立模型,分析了沉箱高度为17、19、21m的桩基-重力式靠船墩的模态特性和波浪荷载下复合结构的上部墩台和中部桩柱的动力响应。结果表明,上部墩台和中部桩柱的位移响应随沉箱高度的增加而减小,墩台加速度响应则呈相反趋势;沉箱高度为17、19m时最大弯矩峰值发生在桩与沉箱的相交位置附近,沉箱高度为21m时最大弯矩峰值出现在桩与墩台的相交位置,不同沉箱高度时最大主应力峰值均发生在桩与沉箱的相交位置。研究结果可为桩基-重力式复合结构的应用提供参考。     

磁流变液阻尼器被动控制框架结构地震动反应的仿真分析

为探讨MR damper在框架结构地震响应控制中的应用,在El-centro和Kobe地震波的激励下,当MR damper输入不同电压时应用Matlab中的Simulink仿真软件对三层框架结构地震响应进行数值模拟,获得了结构在有MR damper被动控制和无MR damper控制时的地震响应,包括水平位移时程、速度时程、加速度时程响应曲线,并提取各曲线的峰值,对比分析了在不同输入电压下MR damper的控制效果。结果表明,MR damper被动控制有效地减小了结构地震动响应,在地震波峰值滞后的地震激励中控制效果更佳,进而给出了布置MR damper的合理建议。     

渡槽双曲面球型减隔震支座设计及减隔震效果

结合南水北调中线沙河南—黄河南沙河段工程,借鉴桥梁相关规范和设计经验,采用双曲面球型支座减隔震技术对渡槽进行隔震设计,提出了支座设计流程及支座关键部位球芯的详细设计步骤;然后应用SAP2000有限元软件,分析渡槽结构的动力特性和地震响应,并采用非线性时程分析方法和减震率指标与渡槽铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座的减隔震效果进行了对比分析。结果表明,采用三种隔震支座后,渡槽支承结构顶部位移及底部剪力都明显减小,但双曲面球型减隔震支座的渡槽减震效果更好。     

桩—土—渡槽—水相互作用动力特性分析

目前,对渡槽抗震性能的研究多集中在槽身与水体的流固耦合问题上,对桩土间的动力相互作用则研究较少,然而桩土相互作用会影响渡槽结构对动荷载尤其是地震荷载的反应。为探究桩土相互作用对渡槽结构动力特性的影响,采用大型有限元软件ABAQUS对南水北调中线工程双洎河渡槽建立了同时考虑流固耦合和桩土相互作用的桩—土—渡槽—水三维仿真力学模型,并进行了不同工况下的自振频率及振动模态分析。结果表明,与固结模型相比,考虑桩土相互作用的渡槽结构在地震荷载作用下自振频率减小,桩土相互作用改变了渡槽结构动力特性。     

考虑流固耦合的渡槽结构动力参数反演

流固耦合渡槽的动力结构参数反演对于评价渡槽结构的健康状态尤为重要。结合粒子群与遗传算法,基于南水北调工程某穿黄渡槽模型动力试验测试数据,分别采用HOUSNER模型与附加质量模型进行渡槽结构动力参数反演。结果表明,与传统遗传算法相比,该算法具有更好的全局寻优性能和收敛速度,可用于流固耦合作用下渡槽的动力参数反演;HOUSNER模型比附加质量模型能更好地反映水体对结构的作用。     

水管冷却技术在大型渡槽防裂中的应用研究

针对大型渡槽施工期间常见裂缝问题,采用三维有限元仿真分析软件,以南水北调某大型渡槽为例,对混凝土浇筑全过程进行了模拟,分析了一期水管冷却效果,并对水管冷却的通水温度进行敏感性分析.计算结果表明,水管冷却具有良好的导热降温作用,不同的通水温度对混凝土温度降幅基本一致,在确保降温效果的同时可适当提高通水温度以降低水管附近混凝土的拉应力,同样能有效防止施工早期和后期其他部位出现温度裂缝,可供类似工程在施工期的温控措施借鉴.     

HDPE冷凝管对大型泵站混凝土墩墙温度场的影响

以引江济淮工程派河口泵站为例,采用ANSYS有限元软件模拟分析了大型泵站混凝土墩墙内部布置HDPE冷凝管后温度场,对照现场无线测温数据验证模拟结果的准确性,并通过对比墩墙内有、无冷凝水管两种情况下的实测温度数据,分析了冷凝水管对混凝土内部温度场的影响。研究结果表明,采用在墩墙内部设置冷凝水管的方式能够有效降低结构内部温度,减小里表温差;采用HDPE能有效减缓混凝土降温速率;冷凝水管间距应根据数值模拟结果进行初步确定,并利用现场测温仪进行校验,及时调整冷凝管布置间距,以达到更好的降温效果。     

特厚覆盖层动力反应分析的瑞利阻尼系数确定方法与应用

综合考虑地震波的频谱特性和地基土层的特性,研究了Rayleigh阻尼模型2个控制频率的选取方法,分析了强震区500m级特厚覆盖层的动力响应,以及剪切波速对覆盖层坝基动力响应的影响.研究认为,在峰值加速度0.55g的场地谱人工波和规范谱人工波作用下,500m级特厚覆盖层建基面放大倍数小于1;输入地震波的频谱特性对计算结果影响较大,在高频分量参与较多的地震波作用下,500m级特厚覆盖层有较多阶的高阶振型被激发,成为构成总体动力响应的一部分主要振型;动力反应最大加速度值和剪切波速基本成正比,在实际勘探工作中,剪切波速测试和预测分析的准确性需足够重视.     

全直桩码头结构的静力与动力弹塑性分析

以江苏国华镇江港全直桩码头结构段为研究对象,针对全直桩码头的结构特点,基于《水运工程抗震设计规范》中的抗震计算方法,采用动力弹塑性分析方法和静力弹塑性分析方法,计算得到了码头结构的基底剪力—桩顶位移关系曲线、桩顶最大位移、塑性铰分布。结果表明,利用两种方法计算得到的基底剪力—桩顶位移曲线相关不明显;利用动力弹塑性方法得到的桩顶最大位移与利用静力弹塑性方法得到的性能点目标位移相差不大;两种方法分析得到的塑性铰位置分布相接近,即塑性铰主要分布在桩底和桩顶,并首先出现在陆侧桩底,然后向海侧发展,但利用静力弹塑性方法得到的塑性铰较多,分析结果偏保守。     

全连接神经网络在砂砾石地基上闸底板弯矩预测中的应用

闸底板作为闸室结构的基础,其结构安全决定了水闸工程整体的安全和稳定。砂砾石地基上的闸底板弯矩预测是设计阶段的重要内容,目前主要通过材料力学法、结构力学法和有限元法计算得到,其中前两种方法无法考虑接触效应,存在应用局限性,有限元法计算量及前期准备工作量大,且过程相对复杂。为了给初设阶段水闸设计参数的确定提供简捷算法,加快设计进度,以某水闸工程为例,基于ABAQUS有限元分析的计算结果,在Tensorflow平台上建立了多层全连接神经网络预测模型。结果表明,该模型的预测精度达91.71%,与实际值较吻合。