【摘要】：渡槽是跨越河谷、洼地、道路等的空間薄壁輸水建筑物,被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉工程和其他大型水利工程中,在緩解我國水資源時空分布不均這一問題上發(fā)揮著重要作用。實(shí)際運(yùn)行期間渡槽結(jié)構(gòu)往往會受到水體與槽體之間的耦合效應(yīng)、環(huán)境溫度、風(fēng)荷載以及混凝土劣化等因素的影響,再加之早期修建的部分渡槽結(jié)構(gòu)已不能滿足現(xiàn)有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求或已到了需加固、修補(bǔ)的關(guān)鍵時期,因此對多因素作用下的渡槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性態(tài)及動力響應(yīng)分析有著深遠(yuǎn)意義。本文結(jié)合景電工程的地域特點(diǎn)及運(yùn)行情況,采用數(shù)值仿真的方法,對多因素影響下渡槽結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性態(tài)及動力特性變化規(guī)律進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下:1)依據(jù)工程設(shè)計資料,建立渡槽結(jié)構(gòu)三維有限元模型,對渡槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行水荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載及混凝土劣化等多因素影響下的結(jié)構(gòu)性態(tài)分析,探尋不同因素作用對渡槽結(jié)構(gòu)性態(tài)影響的敏感程度,為類似工程設(shè)計計算提供理論參考;2)依據(jù)附加質(zhì)量法和流固耦合法原理,建立不同耦合形式的渡槽結(jié)構(gòu)三維有限元動力模型,對其進(jìn)行模態(tài)計算,并將模態(tài)計算結(jié)果與希爾伯特-黃變換法辨識結(jié)果對比,選出適合渡槽結(jié)構(gòu)動力特性分析的高精度模型;再結(jié)合環(huán)境特點(diǎn)及混凝土劣化后的材料參數(shù)對其進(jìn)行振動特性分析,研究溫度荷載、風(fēng)荷載及混凝土劣化對渡槽結(jié)構(gòu)振動特性產(chǎn)生的影響;3)以截取的有限地基域?yàn)檠芯繉ο?建立黏彈性人工邊界驗(yàn)證模型,采用施加等效荷載的地震動輸入方法進(jìn)行場地波地震響應(yīng)分析,并將模擬結(jié)果與解析解結(jié)果對比,驗(yàn)證本文方法的正確性。依據(jù)上述研究成果對渡槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行水荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載及混凝土劣化等多因素影響下的地震響應(yīng)分析,研究不同因素作用下渡槽結(jié)構(gòu)動位移、動應(yīng)力的分布規(guī)律,為該工程的后續(xù)加固或改造提供理論依據(jù),同樣也可為類似工程提供設(shè)計參考。
[Abstract]:Aqueduct is a thin-walled water conveyance structure across valleys, depressions, roads, etc. It is widely used in agricultural irrigation projects and other large-scale water conservancy projects. It plays an important role in alleviating the problem of uneven spatial and temporal distribution of water resources in China. The influence of environmental temperature, wind load and deterioration of concrete, together with the fact that some of the aqueduct structures built in the early stage can not meet the requirements of existing design standards or have reached the critical stage of strengthening and repairing, therefore, it is of great significance to analyze the structural behavior and dynamic response of aqueduct structures under multi-factors. The main contents are as follows: 1) According to the engineering design data, the three-dimensional finite element model of aqueduct structure is established, and the aqueduct structure is subjected to water load and wind load. The structural behavior analysis under the influence of temperature load and deterioration of concrete and other factors is carried out to explore the sensitivity of different factors to the structural behavior of aqueduct and provide theoretical reference for similar engineering design. 2) According to the principle of additional mass method and fluid-solid coupling method, the three-dimensional finite element dynamic model of aqueduct structure with different coupling forms is established. The high-precision model suitable for the analysis of the dynamic characteristics of aqueduct structure is selected by comparing the results of modal calculation with the results of Hilbert-Huang transform method. The vibration characteristics of aqueduct structure are analyzed by combining the environmental characteristics and the material parameters after concrete deterioration, and the temperature load, wind load and concrete deterioration pairs are studied. 3) Viscoelastic artificial boundary validation model is established for the study of finite foundation region, and seismic response analysis of site wave is carried out by using seismic input method with equivalent load. The validity of this method is verified by comparing simulation results with analytical solutions. The results of the aqueduct structure under water load, wind load, temperature load and deterioration of concrete and other factors under the influence of seismic response analysis, study the dynamic displacement of the aqueduct structure under different factors, dynamic stress distribution law, provide a theoretical basis for the subsequent reinforcement or transformation of the project, but also provide design reference for similar projects.
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV672.3;TV312

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2183370