基于水体TLD效应的渡槽横向抗震研究

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渡槽是一种重要的水工建筑物,它的主要作用是输送渠道水流跨越河流、道路、山谷,在我国各地有着广泛的应用。从抗震角度看,渡槽与桥梁的主要差别是其巨大水槽内水体形成的“头重脚轻”的结构形式,这种结构形式对抗震极其不利。当渡槽通过地震区时,这些渡槽在地震作用下的安全问题是关系到国民生计的重大问题。   我国以前的《水工建筑物抗震设计规范》(SDJ10-78)编制说明中明确指出:“渡槽等水工建筑物,由于缺少动力特性资料及实际运用经验,还不能在本规范中概括,有待于进一步积累资料,于今后修订时逐步补充。”但新颁布的《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000)中依旧没有提及渡槽这方面的内容,能够查阅的相关文献也较少,从而使得目前我国渡槽抗震设计尚无规可循。   本文在现有渡槽研究的基础上,结合某大型简支梁式渡槽,建立大型渡槽的三维整体有限元模型,并分析其地震响应。主要做了以下几个方面的工作:   (1)对简化的渡槽槽体部分进行理论推导,求出其质量、刚度及阻尼矩阵;   (2)从水体的TLD效应出发,对水体采用集中质量法进行简化,特意采用TLD被动控制的理论思想建立渡槽结构的空间三维动力分析模型,并对其进行ANSYS模拟分析;   (3)依据TLD的减震理论,对渡槽的横断面尺寸进行调整对比分析,找出水体TLD控制力规律,为指导渡槽横向抗震设计提供参考;   (4)结合渡槽输水的实际需求,在渡槽中沿纵向设全长的隔板,增大TLD的横向阻尼比,这样不仅进一步改善渡槽的横向抗震性能,还在保证输水不中断的情况下为渡槽的局部维修提供方便。
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