【摘要】：我國水資源總量較豐富,但人均和地均擁有量低,針對我國水資源時空分布不平衡的現(xiàn)狀進行水資源優(yōu)化配置。我國修建了一系列水資源聯(lián)合調度工程,跨地區(qū)、跨流域調水工程用于解決區(qū)域性嚴重缺水問題和現(xiàn)狀,目前我國最為宏大的調水工程屬南水北調工程,其中東線、中線工程目前已經投入運行。在渠系建筑中渡槽作為一種交叉建筑物被廣泛應用于輸水調水工程中,為了滿足大流量輸水調水工程不僅發(fā)展了許多渡槽結構形式,并且隨著結構設計、施工技術和材料強度等的發(fā)展,渡槽跨度和橫斷面不斷加大,以至于槽體和槽內水體自重特別大。這種典型的“頭重腳輕”結構在地震作用下,對渡槽結構抗震極為不利,并且還需考慮結構振動和水體晃動兩者之間的相互作用,因此渡槽抗震成為抗震理論和技術上的難題之一。對大型雙槽式渡槽的自振特性和地震反應的分析和研究是有其實踐意義的,以期準確分析出通水渡槽在地震作用下水體晃動對槽身結構地震反應的影響,指導渡槽工程抗震。本文先介紹了渡槽抗震研究現(xiàn)狀,闡述了流固耦合的基本理論和渡槽結構動力分析中四種常用的水體和結構簡化方法及其適用范圍。然后根據(jù)結構動力學基本原理整理出渡槽結構無阻尼自由振動的控制方程,并利用有限軟件Midas Civil建立渡槽模型,采用附加質量法模擬水體作用進行空槽工況和滿槽工況下的自振特性分析,兩種工況下渡槽的振型基本一致,其中渡槽前10階振型以橫向平動和整體縱向平動為主,說明該渡槽在這兩個方向的剛度較低,并且輸水工況下的自振頻率比空槽時的自振頻率有所減小。最后依次介紹了三種地震反應分析方法,建立Midas Civil和ANSYS的渡槽模型,依據(jù)場地特征選取地震波,采用時程分析法進行渡槽結構的地震反應分析。兩模型中最大位移存在差異,但兩者一致體現(xiàn)出滿槽工況時的橫向位移大于空槽時的位移。對兩種模型和兩工況下的地震反應進行對比分析,從位移和應力情況相互驗證,并可確定渡槽結構剛度情況和應力較大的區(qū)域。
[Abstract]:The total amount of water resources in China is relatively rich, but the per capita and local ownership is low, so the optimal allocation of water resources is carried out in view of the imbalance in the distribution of water resources in time and space. A series of water resources joint dispatching projects have been built in our country, which are used to solve the serious regional water shortage problem and the present situation of trans-regional and cross-basin water diversion projects. At present, the largest water transfer projects in China are the South-to-North Water transfer Project, among which the East Line, The middle line project has been put into operation at present. Aqueduct is widely used in water transfer projects as a cross structure in canal system buildings. In order to meet the needs of large discharge water transfer projects, many aqueduct structures have been developed, and along with the structural design, many aqueduct structures have been developed. With the development of construction technology and material strength, the span and cross section of aqueduct are increasing, so that the weight of tank and water body is very large. This typical "top-heavy" structure is extremely unfavorable to the earthquake resistance of aqueduct structure under earthquake, and the interaction between structural vibration and water sloshing should be considered. Therefore, seismic resistance of aqueduct has become one of the difficult problems in seismic theory and technology. It is of practical significance to analyze and study the natural vibration characteristics and seismic response of large double-channel aqueduct, in order to accurately analyze the influence of sloshing of aqueduct on the seismic response of aqueduct under earthquake, and guide the earthquake resistance of aqueduct engineering. In this paper, the present situation of seismic research on aqueduct is introduced, and the basic theory of fluid-solid coupling, four common simplified methods of water and structure in dynamic analysis of aqueduct structure and their application scope are described. Then, according to the basic principles of structural dynamics, the governing equations of the free vibration of aqueduct structure without damping are sorted out, and the aqueduct model is established by using finite software Midas Civil. The natural vibration characteristics of the aqueduct under the condition of empty channel and full tank are analyzed by the additional mass method. The vibration modes of the aqueduct under the two conditions are basically the same, in which the first 10 modes of the aqueduct are mainly transversely and longitudinally transversely. The results show that the stiffness of the aqueduct in these two directions is low and the natural vibration frequency of the aqueduct under the condition of water conveyance is smaller than that of the empty aqueduct. Finally, three kinds of seismic response analysis methods are introduced in turn, and the aqueduct models of Midas Civil and ANSYS are established. According to the site characteristics, the seismic wave is selected and the seismic response analysis of aqueduct structure is carried out by time-history analysis method. There are differences in maximum displacement between the two models, but both show that the transverse displacement of the full slot is larger than that of the empty slot. The seismic responses of the two models and under two working conditions are compared and analyzed. The displacement and stress are verified mutually and the region where the stiffness and stress of aqueduct structure are large can be determined.
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV672.3;TV312

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本文編號：2211384