地震作用下超高扬程升船机塔柱结构的鞭梢效应

以金沙江下游白鹤滩水电站拟建升船机工程为例,运用大型有限元分析软件ABAQUS建立包括顶部机房在内的超高扬程升船机塔柱结构模型,采用动力时程法分析了地震作用下塔柱顶部机房的鞭梢效应,并探讨了机房结构布置型式对鞭梢效应的影响。结果表明,塔柱结构前10阶振型以横河向振动、扭转振动和顺河向振动为主;地震作用下顶部机房的动力响应远大于主体塔柱结构;机房的结构布置型式对鞭梢效应影响较大;当主体塔柱和顶部机房结构的刚度和质量差异过大时,顶部机房的鞭梢效应对主体塔柱动力响应的影响较小。     

基于三维粘弹性边界的升船机塔柱结构地震响应分析

以金沙江下游支流上某拟建升船机塔柱结构为例,通过ABAQUS有限元软件,采用编写的计算程序实现了三维粘弹性边界及地震动输入,并通过算例验证了所提方法的正确性。采用考虑无限地基辐射阻尼的三维粘弹性人工边界模型及无质量地基模型,分析了高扬程大型升船机塔柱结构在横河向及顺河向7度地震作用下的动力响应。结果表明,塔柱结构顶部横河向位移大于顺河向;塔柱筒体与筏形基础接触面出现应力集中现象,承受较大的压应力,筏形基础顶部中间部分两端承受较大的拉应力;与无质量地基模型计算的动力响应相比,粘弹性人工边界模型计算的塔柱结构动力响应相对较小。     

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.     

水体与塔楼耦合作用对升船机上部机房的动力影响

通过景洪水电站水力式升船机塔楼、机房1/50结构模型振动台试验,获得了塔楼、机房结构的动力特性和对输入地震波的动力响应,发现上部机房结构产生明显的鞭梢效应与扭转效应。通过对比试验分析了竖井内水体与塔楼耦合作用可使上部机房结构的自振频率下降、主机房结构在地震波激励下的动力响应减弱,表明竖井内水体与塔楼的耦合作用在一定条件下具有消能减震的作用。研究结果可为深入研究上部主机房鞭梢效应与扭转效应提供依据。     

考虑库水可压缩性的重力坝地震响应分析

以丰满重力坝重建工程为例,采用ANSYS-FSI流固耦合方法,考虑库水可压缩性对重力坝动力特性的影响,建立了丰满重力坝代表性坝段的坝体—库水—地基模型,分析了丰满重力坝的自振特性及其在地震作用下的动力时程响应。结果表明,考虑库水可压缩性能显著影响重力坝坝体的自振频率,与空库时相比坝体基频降低约16%,且随自振阶数增加,自振频率相对降低越多;与附加质量模型相比,该模型在设计地震荷载作用下能得到更加合理的坝体位移和应力,为丰满重力坝的抗震性能安全评价提供了有限元分析参考。     

超高扬程垂直升船机塔柱结构型式及抗震性能分析

为确定升船机塔柱结构筒体尺度,将高扬程升船机塔柱结构简化为薄壁筒体结构,控制塔柱顶部位移满足相关规范要求,基于悬臂梁法,编写程序计算筒体宽度与壁厚之间的关系。根据塔柱结构设计原则和使用要求,在保证混凝土用量相近的条件下,拟定了固定壁厚、变壁厚两种超高扬程塔柱结构型式尺度;采用ABAQUS有限元软件建立了固定壁厚和变壁厚两种塔柱结构计算模型,分析了超高扬程大型升船机塔柱结构在三种不同烈度地震荷载下的动力响应。计算结果表明,在不同地震烈度作用下,变壁厚塔柱结构的顶部位移及加速度、惯性力、筏形基础的拉、压应力较小,变壁厚塔柱结构的抗震性能优于固定壁厚塔柱结构。     

考虑流固耦合效应的输电导线风振响应分析

针对传统输电导线风振响应分析方法不能分析导线在强风中的振动问题,基于流固耦合的基本理论和方法,采用ANSYS软件分析了稳态风场及导线轴向与风向之间存在风攻角时导线流固耦合风振响应,通过与不考虑流固耦合效应的情况进行对比,验证了考虑流固耦合效应的必要性。     

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...     

大型多槽式矩形渡槽动力特性及地震响应分析

基于Housner模型,考虑地震影响下晃激荡水体与槽身间的相互作用力,建立了流固耦合动力分析模型,并以南水北调中线工程为例进行了大型多槽式渡槽的动力特性与地震位移时程响应分析.结果表明,开敞式多侧墙槽身横向抗震能力起控制作用,尤其应加强边墙、中墙两端抗震防护,可为类似工程抗震设计提供参考.     

鲁皂水库重力坝地震动力响应分析

为分析软弱地基上溢流坝的抗震安全性能,以贵州省兴仁县鲁皂水库重力坝为例,基于流固耦合理论,考虑地震作用下库水和大坝之间的相互作用,建立了溢流坝段有限元模型,采用时程法进行地震动力分析,获得了坝体动应力、动位移和加速度的分布规律,并将水工建筑物抗震规范中的振型分解反应谱法与时程法的计算结果进行对比。结果表明,该工程具有良好的抗震安全性能。     

考虑时变气动阻尼的风电机组塔筒地震响应分析

为了分析时变气动阻尼对风电机组塔筒地震响应的影响,首先分析了塔筒所承受的地震载荷和气动载荷,然后基于气动载荷和相对风速之间的导数关系推导了塔筒前后和左右方向上的时变气动阻尼计算方法,将地震加速度和时变气动阻尼引入到塔筒动力学运动方程中并进行时域求解,以某2.0MW风电机组塔筒为例进行地震响应计算,分析了影响气动阻尼大小的翼型气动特性,并着重研究了地震作用下时变气动阻尼对塔顶振动位移的影响程度,为风电机组塔筒抗震设计提供一定参考。     

200m级垂直升船机承船厢结构抗震分析

为分析200m级垂直升船机承船厢结构的抗震性能,利用ADINA软件建立升船机承船厢结构与厢内水体有限元模型,考虑流固耦合作用,通过承船厢结构的应力、位移时程包络图分析其抗震性能。结果表明,初设完成的升船机承船厢结构在地震作用下的应力和位移反应均满足强度和刚度设计要求。研究成果可为高坝通航升船机承船厢结构的抗震设计提供参考。     

大型近海风力机塔架地震动力学响应分析

地震激励严重威胁风力机正常稳定运行,以丹麦科技大学(DTU)与Vestas公司联合研发的DTU 10 MW风力机为研究对象,考虑海床土壤柔性,基于有限元及p-y曲线法,研究风力机塔架在3种实测地震激励作用下的瞬态动力学响应。结果表明:强震级、长时间的地震激励对塔架造成严重破坏;地震发生时塔顶位移最大、应变能集中于塔基;塔顶振动方向、形变位置、剪切应力及应变能集中区域因地震加速度的方向大小而改变。     

碳纤维复合芯导线输电塔体系地震响应

基于碳纤维复合芯导线所具有的优点,运用数值模拟方法建立了碳纤维复合芯导线和传统钢芯铝绞线输电塔体系三维有限元模型,采用时程分析法,考虑了导(地)线的几何非线性,研究了一致激励和非一致激励地震作用下导(地)线输电塔体系的地震响应,得到了两种塔—线体系的塔顶位移和加速度、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度、导线轴力的时程曲线。结果表明,碳纤维复合芯导线—输电塔体系与钢芯铝绞线—输电塔体系相比,塔顶最大位移、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度均较小,一致激励地震作用与非一致激励地震作用的地震响应相差较大,非一致激励地震作用下比一致激励地震作用下的导线中点和挂点轴力大。     

考虑库水阻尼耗能的重力坝地震响应分析

为精确分析重力坝的地震响应,考虑库水的辐射阻尼耗能,采用库水阻尼元件法将库水惯性质量和阻尼元件共同作用在大坝迎水面上。阻尼元件的阻尼系数根据能量在边界的反射与透射得到,由库水密度、水中纵波速度、单个阻尼元件的影响面积和边界输入、输出能量的比值决定。以Koyna重力坝为例,利用有限元软件ABAQUS进行地震响应分析,并与Westergaard附加质量法的结果进行对比。结果表明,库水阻尼元件法与实际情况更吻合。     

景洪水电站升船机塔楼的振动台模型试验

通过对刚性地基升船机塔楼结构的振动台模型试验获得了塔楼结构动力特性和对输入地震波的动力响应,发现结构由水平振动引起的竖向振动明显.通过对比试验结果,分析了竖井内水体与结构相互作用对结构的影响,自振频率下降、阻尼比在不同频段内变化、动力响应减小.试验结果为进一步研究结构-水相互作用的影响提供了对比依据.     

考虑横缝的天花板高拱坝非线性地震反应分析

基于大型结构分析软件ADINA,建立了考虑横缝的高拱坝非线性动力仿真模型.并以云南省牛栏江天花板碾压混凝土拱坝为例,从横缝的张开变化规律、坝体的应力分布等角度,研究了地震作用下拱坝横缝的非线性动力反应及对大坝抗震安全的影响.结果表明,横缝张开能释放大坝的拱向应力,降低坝体的动力响应,且横缝在地震过程中可能发生往复开合,但张开度均不大,对横缝止水材料不会产生破坏,大坝能承受设计地震考验.     

5MW风力机地震工况塔架动力学响应研究

基于FAST开源软件和Wolf土-构耦合(SSI)模型建立了风力机地震工况动力学仿真模型,并计算了5种不同平均风速的气动载荷与101种不同强度的地震载荷联合作用下风力机的动力学响应.结果表明:在额定风速下,气动载荷与地震载荷之间为非线性耦合,评估风力机地震动力学响应时,必须充分考虑风-震耦合效应;风速相同时,塔基最大弯矩先保持不变,再以线性增长的趋势变化;在低强度地震时,塔架不同高度处的最大弯矩与塔架高度之间为线性关系;随着地震强度的逐渐增大,塔架最大弯矩与塔架高度之间的关系逐渐变为非线性,且额定风速下塔架最大弯矩最大.     

基于输电塔地震响应的数值方法精度可靠性研究

针对使用ANSYS软件进行结构动力分析时大多仅关心计算结果的收敛性而忽视计算结果的精度问题,采用ANSYS软件中PJ和HHT两种数值求解方法,选取合适的积分步长,对输电塔模型在地震荷载作用下的动力响应进行了数值模拟,通过对比分析数值模拟结果的相对误差,发现积分步长为Δt≤0.010Tmax、Δt≤0.018Tmax时可作为PJ、HHT方法的精度控制准则,HHT方法的计算精度高于PJ方法。