考虑流固耦合作用的大型双槽渡槽结构地震响应分析

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南水北调工程是国家近年来兴建的大型水利工程,其目的是为了缓解我国西北华北地区的水资源贫乏。其中,渡槽是南水北调跨河流、道路等的架空输水构筑物,对整个工程有重要意义。在南水北调工程共有三条线路,其中在中线总干渠中,有数十座大型渡槽输水构筑物,且其中大多位于7度以上地震烈度地区。确保大型渡槽在地震作用下的抗震安全性,对整个中线工程的安全和经济运行有重要意义。本论文对大型渡槽结构在地震作用下的反应进行了研究,主要完成了以下工作:   1.建立有限元分析程序   本文在考虑渡槽与槽内水体的相互作用下,利用弹性动力学和流体动力学进行了理论推导,在此基础上编制了动力分析有限元程序,用于分析考虑流固耦合作用时的渡槽结构动力特性问题。   2.专用梁段单元   本文推导出了专门计算考虑流固耦合的双槽渡槽梁段单元,该单元综合考虑了渡槽横向弯扭耦合振动、约束扭转变形等渡槽槽身薄壁结构的特征,用于分析大型双槽渡槽结构的动力分析。   3.实体的剖分和单元网格绘制   在AutoCAD中可以很方便的进行平面和空间实体建模,利用此CAD空间,通过VBA进行二次开发,制作网格剖分程序和三维单元绘制程序,用于后处理观察。本文利用此特性进行了单元剖分和网格绘制。   4.有限元分析程序的校核   为了校验计算程序的可靠性,采用了三个校核算例:悬臂梁,圆管和开口箱梁,对程序的计算可靠性和结果精度进行了校核。   5.大型双槽渡槽动力特性分析   分6种工况对南水北调中线主干渠某大型双槽渡槽结构的动力特性进行了动力建模,并在此基础上进行理论分析。研究了流固耦合作用对渡槽结构模态和地震响应的影响。在得到结构位移的基础上分析了结构的动应力大小,对结构安全性进行判断。
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