本文關(guān)鍵詞：三維大壩框架結(jié)構(gòu)的動力特性等效性研究

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【摘要】：大型的水利工程項目集中于我國的西南地區(qū),而西南地區(qū)頻發(fā)的地震作用給水利工程的建設(shè)與運營帶來較為嚴(yán)重的危害。因此,對水利工程比如大壩的動力特性研究就顯得尤為重要。目前對大壩的結(jié)構(gòu)動力分析研究的方法是基于模型相似比的理論。即將大壩按照一定的比尺縮小后,做成模型結(jié)構(gòu)進行動力學(xué)實驗,將模型實驗得到的結(jié)果按照相應(yīng)的相似比換算為原型的結(jié)果。但當(dāng)動力學(xué)實驗得到的結(jié)果非線性比較顯著時,用相似比的方法就顯得較為麻煩。相比于通常研究動力學(xué)模型實驗的相似比方法,等效研究后得出的框架結(jié)構(gòu)能夠在前三階頻率與振型上與大壩原型接近,故避免了模型實驗中相似比的換算,具有便利的特點。本文將柯依那大壩作為原型大壩,對原型進行模態(tài)分析得到其頻率與振型。按照三種模型比例計算縮尺模型的頻率與振型,研究尺寸效應(yīng)對大壩動力學(xué)特性的影響。作為大壩原型等效框架結(jié)構(gòu)的初步探討,依據(jù)材料力學(xué)的基本理論,分別建立單根桿模型與雙根桿模型。根據(jù)模態(tài)分析的結(jié)果,兩種模型在一定程度上對大壩原型的動力特性得到了近似的模擬。為避免尺寸效應(yīng)的影響,提出框架結(jié)構(gòu)模型,用改變結(jié)構(gòu)形式以及結(jié)構(gòu)材料種類的方法將模型的自振頻率降低。在等效后的框架結(jié)構(gòu)中,通過柱子的截面與鋼板的厚度等影響因素,不斷地調(diào)試各部分之間的比例關(guān)系從而改善結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度分布,進而優(yōu)化頻率的數(shù)值,使其盡可能的接近大壩原有的自振頻率與振型。為進一步驗證框架結(jié)構(gòu)模型與大壩原型在動力學(xué)方面的近似程度,研究兩種結(jié)構(gòu)分別在正弦波與常見的EL centro波激勵作用下,各自的響應(yīng)情況。通過有限元軟件的動力學(xué)計算表明,鋼框架結(jié)構(gòu)模型與大壩原型具有相近的動力學(xué)響應(yīng)。即基于等效性的理論,將大壩原型換算為縮尺后的鋼框架結(jié)構(gòu)模型,具有相近的動力學(xué)特性。本文在保證動力學(xué)特性的前提下,提出了與三維大壩具有等效性的框架結(jié)構(gòu)模型。相比于傳統(tǒng)的模型相似率的方法,減少了動力學(xué)實驗非線性條件下較復(fù)雜的計算過程。故在研究大壩動力學(xué)特性的模型實驗方面,具有一定的意義與參考價值。
【關(guān)鍵詞】：框架結(jié)構(gòu) 自振頻率 振型 等效
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV312
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-17
• 1.1 高壩抗震的重要性8-9
• 1.2 國內(nèi)外的研究進展9-12
• 1.2.1 高壩地震響應(yīng)分析9-11
• 1.2.2 高壩動力特性的實驗驗證11-12
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容12-17
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 各章內(nèi)容簡介13-17
• 第2章 動力特性研究的基本方法17-24
• 2.1 結(jié)構(gòu)動力模擬實驗方法17-18
• 2.2 振動理論概述18-20
• 2.2.1 振動理論發(fā)展18-20
• 2.2.2 壩體動力特性分析20
• 2.3 等效性原理20-24
• 2.3.1 壩體原型與模型實驗的相似律21-22
• 2.3.2 等效有限元換算的關(guān)鍵問題22-24
• 第3章 壩體原型與縮尺模型動力特性分析24-30
• 3.1 柯依那大壩簡介24
• 3.2 大壩實體模型分析24-27
• 3.2.1 模型的建立24-25
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分25
• 3.2.3 振動特性分析25-27
• 3.3 縮尺模型分析27-29
• 3.3.1 縮尺模型的建立27-28
• 3.3.2 縮尺模型振動特性分析28
• 3.3.3 尺寸效應(yīng)的探討28-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第4章 等效框架模型的動力特性分析30-54
• 4.1 本章引論30-31
• 4.2 桿件結(jié)構(gòu)的等效性分析31-38
• 4.2.1 單根桿模型研究31-34
• 4.2.2 雙根桿模型研究34-37
• 4.2.3 振動特性分析37-38
• 4.3 球棍模型的動力特性等效性分析38-43
• 4.3.1 球棍模型的建立38
• 4.3.2 網(wǎng)格的劃分38-40
• 4.3.3 材料的影響研究40-41
• 4.3.4 振動特性分析41-43
• 4.4 鋼框架結(jié)構(gòu)模型的動力特性等效性分析43-49
• 4.4.1 框架模型的建立44-45
• 4.4.2 網(wǎng)格的劃分45
• 4.4.3 框架間距的影響研究45-46
• 4.4.4 橫截面的影響研究46-47
• 4.4.5 振動特性分析47-49
• 4.5 各種模型結(jié)果對比49-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第5章 壩體原型與模型結(jié)構(gòu)地震的響應(yīng)研究54-68
• 5.1 本章引論54
• 5.2 結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)分析54-55
• 5.3 模型基本假設(shè)55-56
• 5.3.1 尺寸效應(yīng)分析55
• 5.3.2 模型假設(shè)的總體敘述55-56
• 5.4 EL centro波作用下位移響應(yīng)56-58
• 5.4.1 大壩原型振動響應(yīng)56-57
• 5.4.2 框架模型振動響應(yīng)57-58
• 5.4.3 結(jié)果比較58
• 5.5 正弦波作用下位移響應(yīng)58-62
• 5.5.1 正弦波響應(yīng)分析58-62
• 5.5.2 結(jié)果比較62
• 5.6 振動響應(yīng)結(jié)果與討論62-67
• 5.7 本章小結(jié)67-68
• 第6章 結(jié)論68-70
• 6.1 研究總結(jié)68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74-76
• 附錄A 有限元程序76-88
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果88

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉進紅;;框架結(jié)構(gòu)中的建筑與建筑中的框架結(jié)構(gòu)[J];山西建筑;2008年16期

2 李國強;框架結(jié)構(gòu)P-△效應(yīng)的簡捷計算[J];工業(yè)建筑;1991年03期

3 趙玉星,孟曙光,賈甲,張波;設(shè)置附加剪彎桿的大跨度框架結(jié)構(gòu)[J];山東建筑工程學(xué)院學(xué)報;2000年03期

4 萬瑞明 ,范平;非地震區(qū)底框架結(jié)構(gòu)耐火穩(wěn)定性分析[J];甘肅消防;2000年02期

5 黃志強,黃志斌;跨變框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計[J];浙江建筑;2001年S1期

6 王滋軍,劉偉慶;中高層鋼筋混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究[J];南京建筑工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年01期

7 王春;框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施不可忽視[J];建筑工人;2004年07期

8 李楠,李檸;不同施工順序?qū)ΜF(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)的影響[J];遼寧建材;2005年05期

9 姜q，

本文編號：697175