隨著一批百米級大壩依次建設(shè),與之相對應(yīng)的引水輸水建筑物-進(jìn)水塔群的建設(shè)高度也隨之增加,而西部地區(qū)的地震烈度高且強(qiáng)震頻發(fā),在水利工程選址時是難以避讓的,這就為進(jìn)水塔群的抗震安全帶來了極大的挑戰(zhàn)。目前在對高聳進(jìn)水塔群進(jìn)行動力響應(yīng)分析時邊界條件通�？紤]為固定邊界,地震波的入射方式假定為垂直入射,但淺震源地震波傳播至地表時的入射方向是不定的,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的地震響應(yīng)也隨地震波的入射方向的變化而變化,因此假定垂直入射的地震波入射方式、固定邊界條件與實(shí)際情況不完全相符,其帶來的誤差也是不可忽略的。為研究地震波斜入射對高聳進(jìn)水塔群的動力響應(yīng)影響,本文通過有限元軟件建立高聳進(jìn)水塔群模型,引入粘彈性人工邊界及地震波以不同角度入射的地震輸入法,分析不同入射角度的地震波對高聳進(jìn)水塔群動力響應(yīng)影響規(guī)律,具體研究內(nèi)容與結(jié)果如下:（1）采用等效邊界力法來實(shí)現(xiàn)粘彈性人工邊界上的波動輸入,實(shí)現(xiàn)SV波斜入射�；赟V波二維和三維斜入射時人工邊界上各結(jié)點(diǎn)的等效荷載計(jì)算方法,編制sv波作用下等效結(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算程序,建立相應(yīng)的數(shù)值算例模型,計(jì)算結(jié)果表明該計(jì)算程序與方法具有較高的精度。建立高聳進(jìn)水塔群有限元模型,計(jì)算分析了 sv波以不... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

2地震波斜入射的實(shí)現(xiàn)11法分成兩步對剛度矩陣和質(zhì)量矩陣進(jìn)行空間解耦[49]。圖2-1局部單元組合二維示意圖Fig.2-1Two-dimensionaldiagramoflocalelementcombination對于與結(jié)點(diǎn)l有關(guān)聯(lián)的單元，通過公式（2-14）可得：lnnilinjnjlinnjmukuf(2-18)質(zhì)量系數(shù)和剛度系數(shù)分別為：nelhpemm(2-19)elinjhipjekk(2-20)結(jié)點(diǎn)總數(shù)l方向i的等效外力為：elihieff(2-21)隨后假定結(jié)點(diǎn)的加速度為定值，也即niliuu，那么（2-18）可變成：llilinjnjlinjmukuf(2-22)在此基礎(chǔ)上引入阻尼系數(shù)linjc，但是在實(shí)際中，想要精確的求解阻尼矩陣具有一定難度，因此可考慮簡化為Rayleigh表示，因此上述公式可轉(zhuǎn)換成存在阻尼的集中質(zhì)量動力顯示有限元方程：llilinjnjlinjnjlinjnjmucukuf(2-23)邊界結(jié)點(diǎn)l的運(yùn)動方程也可寫成：llilinjnjlinjnjlillinjnjmucukufA(2-24)其結(jié)點(diǎn)的應(yīng)力表達(dá)式為：lililililitKutCut(2-25)式中：l和i——邊界結(jié)點(diǎn)號和坐標(biāo)軸方向；,liliCK——l結(jié)點(diǎn)在i方向上的阻尼系數(shù)和彈簧剛度系數(shù)，

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文12綜合（2-24）和（2-25）可得出粘彈性人工邊界l結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動方程可變?yōu)椋簂linjlinjlnljllinjlinjlnljllilinjnjmuucACukAKf(2-26)2.1.2粘彈性人工邊界的有限元實(shí)現(xiàn)由公式(2-25)可以看出可通過在人工邊界結(jié)點(diǎn)上施加并聯(lián)的粘滯阻尼和線性彈簧結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)三維粘彈性人工邊界，示意圖見圖2-2。圖2-2彈簧阻尼元件示意圖Fig.2-2Schematicdiagramofspringdampingelement由公式(2-26)可知，動力有限元方程與粘彈性人工邊界結(jié)合求解僅僅把原系統(tǒng)總阻尼和總剛度矩陣中人工邊界結(jié)點(diǎn)相應(yīng)的對角線系數(shù)相加，由于其邊界條件并未獨(dú)立形成，故其穩(wěn)定性的問題無需考慮。由于其計(jì)算穩(wěn)定性較為良好，并且只需要將彈簧-阻尼單元施加于粘彈性人工邊界結(jié)點(diǎn)的各個平動自由度方向上，因此粘彈性人工邊界在有限元軟件中使用非常簡便。2.1.3粘彈性人工邊界的參數(shù)設(shè)定粘彈性人工邊界上的阻尼系數(shù)及彈簧剛度系數(shù)可依據(jù)參考文獻(xiàn)[50]取值：切向邊界：BTTlGKAR，BTslCcA（2-27）法向邊界：BNNlGKAR，BNplCcA（2-28）式中：BTK與BNK——彈簧切向和法向的剛度系數(shù)；N和T——法向和切向的修正系數(shù)；G——介質(zhì)剪切模量；R——波源到邊界結(jié)點(diǎn)的距離；lA——圖1所示的結(jié)點(diǎn)l的影響面積；pc和sc——P波、SV波的波速；為介質(zhì)密度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]基于ABAQUS無限元的靜-動力統(tǒng)一人工邊界研究[J]. 王飛,宋志強(qiáng),劉昱杰,王建.  水資源與水工程學(xué)報. 2018(06)
[6]高聳進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)塔背回填高度抗震研究[J]. 張?jiān)?李守義,夏可,郭金君,何冠潔,李萌.  水利水電技術(shù). 2018(11)
[7]平面SV波斜入射下重力壩動力響應(yīng)分析[J]. 孫奔博,胡良明,李仟.  水利水電技術(shù). 2018(08)
[8]進(jìn)水塔塔背回填抗震設(shè)計(jì)優(yōu)化研究與動態(tài)響應(yīng)[J]. 曹偉,劉云賀,黨康寧,鄭曉東,陶磊.  南水北調(diào)與水利科技. 2017(03)
[9]地震P波斜入射下入射角度對海底沉管隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響[J]. 周鵬,崔杰,李亞東,歐陽志勇.  世界地震工程. 2016(03)
[10]考慮粘彈性人工邊界的高聳進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)地震動態(tài)響應(yīng)分析[J]. 劉云賀,鄭曉東,張小剛.  西安理工大學(xué)學(xué)報. 2016(02)

博士論文
[1]海底地震動特性及跨海橋梁地震反應(yīng)分析[D]. 陳寶魁.大連理工大學(xué) 2016
[2]強(qiáng)震作用下高聳進(jìn)水塔損傷破壞機(jī)理分析[D]. 鄭曉東.西安理工大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于振型分解反應(yīng)譜法的水電站進(jìn)水口攔污柵墩結(jié)構(gòu)抗震特性研究[D]. 李子民.西安理工大學(xué) 2019
[2]高拱壩表孔弧門支承結(jié)構(gòu)靜動力特性研究[D]. 王博.西安理工大學(xué) 2019
[3]高聳進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)抗震分析及塔群動力響應(yīng)研究[D]. 張?jiān)?西安理工大學(xué) 2019
[4]考慮地形效應(yīng)與地震波斜入射的高墩連續(xù)剛構(gòu)橋動力響應(yīng)研究[D]. 夏梅凱.江西理工大學(xué) 2018
[5]斜入射地震波作用下綜合管廊的動力響應(yīng)[D]. 屈健.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[6]地震波斜入射下拱壩地震響應(yīng)分析[D]. 余琳君.昆明理工大學(xué) 2017
[7]地震波斜入射條件下核安全殼的地震響應(yīng)分析[D]. 孫建超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[8]地震波斜入射作用下埋地彎管的動力響應(yīng)[D]. 張浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[9]白鶴灘進(jìn)水塔抗震數(shù)值分析及穩(wěn)定性復(fù)核[D]. 張劍雯.大連理工大學(xué) 2015
[10]進(jìn)水塔抗震數(shù)值計(jì)算及配筋設(shè)計(jì)[D]. 鄭宏鴻.大連理工大學(xué) 2015



本文編號：3244952