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随着南水北调工程的全面建设,将会兴建一批跨越河流,道路,山谷的架空输水建筑物-大型渡槽,仅中线工程总干渠中就有数十座,且大部分位于地震烈度为7度或7度以上的地区。因此提高作为生命线工程的渡槽的抗震设计已成为渡槽设计中不可缺少的部分,地震作用直接影响着其结构的安全可靠性。自1972年J.T.p.Yao提出土木工程振动控制的概念后,结构振动控制已成为结构抗震领域热点课题之一,实现了由“抗”到“控”结构抗震设计观念的重大转变,但国内减隔震技术在渡槽上应用还很少,相关的隔震理论的研究较少,不系统。因此,渡槽的减隔震研究是南水北调工程中结构抗震研究重要的一环。
渡槽显著特点是其水槽内巨大水体,如果在渡槽的减隔震设计中加入减隔震支座,会较容易出现槽中水体大幅晃动的情况。而在减隔震设计最初的概念设计阶段,需要通过掌握结构动力特性,预设隔震周期及其它控制参数。因此,在渡槽的减隔震设计中,需要了解槽-水耦合体动力特性。本文为了易于观察槽-水耦合体非线性动力响应,采用水平简谐荷载作为激振荷载,分别针对振幅和频比展开对槽.水耦合体动力特性影响分析。本文主要完成了以下一些工作内容:
(1)运用通用有限元软件ADINA建立模型与Nakayama等人实验结果和Hakan AKYILDIZ等人的研究成果进行校核。
(2)建立水平简谐荷载激励下槽-水耦合体动力计算模型,分别针对振幅和频比展开对槽-水耦合体动力特性影响分析。总结水体自由液面波高,动水压力,槽体倾覆力和倾覆力矩与外加激励振幅和频率的关系。