大型渡槽结构模态分析

大型渡槽在南水北调水利工程中起着重要作用。本文根据大型渡槽的结构特点,考虑渡槽横向弯扭耦合振动、约束扭转变形、渡槽支架变形和盆式橡胶支座等胶地支座等对渡槽动力作用的影响,应用梁段有限元方法,对某大型渡槽的模态进行分析,研究了该渡槽设计水位、渡槽支架高度、渡槽支架截面尺寸、渡槽盆式橡胶支座刚度变化等对大型渡槽模态的影响,探讨了该大型渡槽的上述４种工况下的模态变化范围,所得结果可为大型渡槽的抗震设计提     

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层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。     

常微分方程特征值问题的求解器解法

许多工程计算归结为常微分方程(ODE)特征值问题。近代的高效能的ODE求解器为一般的线性及非线性ODE问题的求解提供了强有力的武器,但通常不具备求解特征值问题的功能,难以直接应用。本文提出了一个用标准的ODE求解器求解ODE特征值问题的算法,使得大批ODE特征值问题能够凭借ODE求解器的功效得以方便有效、精确可靠地求解。     

水体质量对大型梁式渡槽横向抗震性能影响研究

通过对流固耦合动力作用简化方法的研究,用等效的弹簧-质量系统来模拟流体与渡槽结构的动力相互作用,并对某渡槽进行了多种地震波作用下的抗震性能分析,得到了大型梁式渡槽结构的自振特性、地震响应。结果表明:槽内大质量水体对渡槽的横向地震响应有较大的影响,若不考虑槽内的水体将低估渡槽的地震反应;但因水体的晃荡作用减小了水体自身的地震反应,若将水体视为刚体附加到槽体上将严重地夸大水的地震惯性力作用。     

地震作用下大型渡槽结构纵向碰撞非线性分析

本文依据建立的渡槽薄壁结构动力分析模型,利用非线性接触单元Kelvin碰撞模型,开展了渡槽结构纵向碰撞非线性地震响应分析。选择适合不同场地条件和不同峰值调幅的地震动输入,计算分析了南水北调某渡槽结构纵向碰撞地震响应。分析计算结果说明,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动具有较强的频谱敏感性;经比较渡槽结构考虑碰撞与不考虑碰撞效应的地震反应,结果显示两者存在明显差异,说明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。     

地震下方形大断面渡槽水体晃动效应对比分析

随着我国经济的发展,大型渡槽的建设向西部高烈度山区快速推进,渡槽面临着严峻的地震风险。正确模拟渡槽中水体晃动性能,是渡槽抗震性能分析的关键技术难点。依托滇中引水工程中的松林渡槽,本文建立了大断面渡槽结构的精细化有限元模型,通过欧拉-拉格朗日耦合(coupled Eulerian-Lagrangian,简称“CEL”)分析建立了渡槽水体晃动的流固耦合分析模型,同时建立了经典的等效弹簧-质量模型(简称“SM模型”)作为对比,量化两种水体建模方法产生的结果差异。通过对松林渡槽中典型简支跨进行非线性动力时程分析,对比了两种建模方式下,槽身和墩柱混凝土损伤的发展情况,摩擦摆支座的竖向反力,并呈现了CEL分析得到的水体波动情况,阐释了两种分析方法的主要误差来源。在渡槽地震响应分析的基础上,论文建立了槽身的节段模型,研究了CEL方法和等效SM模型在不同槽身加速度和竖向分量下的动力分析结果异同,并提出了等效SM模型的适用范围。     

大型矩形渡槽-水耦合体系的动力性能分析

本文把任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法用于分析大型矩形渡槽结构-水耦合体动力性能,并针对不同的水位、不同截面深宽比,研究渡槽结构在谐波激励、地震激励下的振动反应。研究表明,渡槽结构中水体的泼溅具有明显的非线性特征;渡槽中水位对耦合体动力特性影响极具规律性,但是随截面深宽比减小,水体振荡的非线性明显增强;渡槽结构截面深宽比选择合理,水体泼溅作用产生的倾覆力矩不会使槽体发生倾覆失稳,但是水体的大幅晃动产生的动水压力对渡槽槽身应力有显著的影响,在渡槽抗震设计中应给予足够重视。     

考虑SSI效应的矩形渡槽动力响应分析

本文研究水平地震下土体与矩形渡槽结构动力相互作用(soil-structure interaction简称SSI)的动力特性。求解流体速度势得到渡槽内流体的动力特性并等效成质量-弹簧模型,基于复多项分式最小二乘法拟合条形浅基础的振动阻抗,并将其等效为离散化的集总参数物理模型。利用子结构法建立土-渡槽-流体的系统运动控制方程,采用Newmark-β法数值求解得到流体的动力响应特性。与有限元软件Adina的计算结果和试验数据的对比验证了本文方法的正确性。研究了地基剪切波速、渡槽尺寸、槽内水量等因素对整个耦合系统的动力性能影响,结果表明考虑SSI效应的渡槽动力性能与刚性地基假定相比有明显差异。     

南水北调台儿庄泵站抗震安全性评价

以南水北调台儿庄泵站为研究对象,运用三维有限单元法以及反应谱理论分析该泵站的动力特性和动力响应。根据上部结构与泵站站身刚度相差较大的特点,提出了分别计算各自的动力特性,再利用反应谱理论组合法求解结构动力响应的计算方法。计算结果证明,台儿庄泵站设计合理,整体结构的抗震安全性满足设计规范要求。     

钢筋混凝土渡槽结构地震反应数值分析

首先介绍了钢筋混凝土渡槽结构在地震荷载作用下的分析理论,根据这些理论建立了渡槽结构的动力有限元分析模型,分别采用干模态法、附加质量法和ALE法考虑渡槽结构液固耦合作用,通过具体的工程算例,对钢筋混凝土渡槽结构进行了不同工况下的数值模拟研究,包括混凝土非线性材料分析、渡槽结构静水与动水响应分析、渡槽结构自振特性分析和槽墩的能力曲线分析。研究表明,考虑固液耦合作用的渡槽实体有限元模型能较好地模拟渡槽结构地震反应,并得到相应的渡槽结构地震反应规律。     

大跨双槽渡槽横向地震响应分析

针对大型渡槽槽身采用薄壁结构的特点,提出大型双槽截面渡槽横向地震响应分析模型。渡槽槽身采用薄壁梁段单元模型,该单元可以考虑渡槽槽身弯曲、自由扭转、约束扭转以及弯曲扭转耦合振动等结构自身特性;渡槽支架采用普通梁单元模拟,渡槽与支架连接所用的盆式橡胶支座,可用集中弹簧模拟。文中采用4种典型地震动计算了双洎河大型渡槽的横向地震响应,给出了该大型渡槽关键部位的地震响应最大值,所得结果可为该大型渡槽抗震设计提供参考。     

考虑流-固耦合梁式矩形渡槽横向地震响应研究

根据豪斯纳尔（Housner）理论, 建立了考虑槽内水体与渡槽槽身流-固耦合的横向地震响应计算模型,分析了槽身断面深宽比变化对渡槽结构抗震的影响,并对某大型渡槽进行了多工况地震时程响应计算. 结果表明,在地震波作用下,渡槽槽内大质量水体对渡槽的横向地震响应有较大的影响, 但水体的晃荡作用有明显的TLD效应. 若将水体视为刚体, 质量全部附加到槽体上,将严重地夸大水的地震惯性力作用,且在渡槽槽身断面选择时应考虑深宽比对墩身地震响应的影响, 以减小地震力.      

Transverse seismic response of beam aqueduct considering fluid-structure coupling

Based on the theory of Housner, the transverse seismic response of beam aqueduct considering fluid-structure cou-pling is established. With the variation of aqueduct cross-section ratio of depth to width, the aqueduct transverse seismic response change. The transverse seismic response of a large-scale aqueduct in several work condition are calculated. It shows that the transverse seismic response is greatly influenced by the water mass in the aqueduct, but the shaking water play a TLD role. If the whole water is appended aqueduct body, it will magnify seismic iner-tia action. When aqueduct cross-section is selected, the influence of ratio of depth and width to pier seismic re-sponse should be considered in order to reduce seismic action.     

膨胀土水泥改性均匀性及长期效果试验研究

为了解南水北调中线工程南阳膨胀土试验段水泥改性土的掺拌均匀性及长期改性效果,进行了现场取样和室内试验研究。结果表明,中膨胀水泥改性土采用稳定土拌和机拌合效果相对较好;弱膨胀水泥改性土采用路拌机拌合,试样渗透系数及无侧限抗压强度变化均较大,表明现场拌合不均匀,即水泥改性土的拌合工艺对其均匀性影响很大。水泥改性土现场运行一年多之后,不仅显著降低了膨胀性,而且显著提高了膨胀土的抗剪强度,长期改性效果显著。     

南北地震带地震活动强度变化特征及其神经网络模型

南北地震带是中国大陆的一条主要活动地震带, 20世纪以来有很多大地震集中发生在这条地震带上。为了进一步探讨南北地震带地震活动强度变化的规律并对其进行中期预测,在研究了南北地震带逐年最大地震强度演化特征及其机理的基础上,建立了南北地震带地震强度序列变化的一种模式,建模中采用了人工神经网络技术,并提出了一种简易实用的能够获得较隹预测效果的确定神经网络输入窗口大小的方法。结果表明: 南北地震带的地震活动具有强弱分期轮回的特征; 用人工神经网络建模的预测结果与实际资料的对比检验中误差较小,因而该模型可作为南北地震带地震活动强度变化的预测模型。     

水文学与水力学相结合的南四湖洪水预报模型

南四湖流域是一个复杂的大流域，是东线南水北调的重要调节湖泊之一，也是干旱和洪水频繁流域．本文首先采 用分布式的新安江模型，对有实测流量资料的支流流域进行了模型参数率定，洪量预报达到了一定的精度，建立了南四湖 流域的洪水预报模型．采用一维、二维水力学模型并与水文学模型耦合进行上级湖的流量演进以及二级坝水利枢纽的 调度．     

引江济太工程综合效益的评估及方法探讨

引江济太调水工程自2002年实施以来,不仅发挥了防洪除涝的巨大作用,而且给太湖流域带来了显著的社会、经济和环境效益.探讨评估引江济太工程综合效益的综合指数法与价值估算法,利用层次分析法确定评价因子权重,计算了城镇自来水厂的直接经济效益.通过公众与专家调查确定因子值,然后计算得到综合效益得分为U=77,表明引江济太调水对阳澄淀泖区的经济、社会和环境的综合效益明显,在保障流域河道水位、水环境功能达标、水资源需求满足率,降低人体健康风险,促进水资源综合利用,提高人居环境舒适度、水产养殖效益、水厂效益、工业供水及农业效益等方面效益明显.此外,在提供就业、促进地区文化以及旅游、房地产、航运等方面也有一定的效益.2002-2005年常规调水改善阳澄淀泖区城市自来水厂降低成本的年度效益分别为993万元、2926万元、3617万元、3507万元,合计11043万元.根据水厂效益在综合效益中的贡献比例,可得引江济太产生的经济效益约为4.8亿元,综合效益为53亿元.     

大型渡槽的竖向地震效应分析

基于流体的位移有限元模式,借助于Ansys程序,考虑流体与结构之间的相互作用(作滑动边界处理),对3种型式的渡槽结构竖向地震效应进行了时程与反应谱分析。计算结果具有较好的精度,满足工程要求。本文的方法也可直接用于大型渡槽的水平地震效应分析。对于不同结构型式的渡槽,在七度抗震设防时,建议适当考虑竖向地震效应。