渡槽结构地震反应分析

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1、北京工业大学硕士学位论文渡槽结构地震反应分析姓名：刘文田申请学位级别：硕士专业：水工结构工程指导教师：刘斌云20050501摘要为缓解我国北方地区严重缺水的局面，我国决定兴建南水北调大型水利工程，其中东、中线工程现己开工建设。南水北凋水利工程的主要功能是改变水资源在时空{二的自然分布，使之适应社会牛产和生活需要，是我国优化水资源配置的重要基础性措施。渡槽是跨越河流、道路、山谷等的架空输水建筑物，在南水北调中线工程总干渠中，大型渡槽交叉建筑物就有数10座，且大部分位于地震烈度为Ⅶ度及以上的地区，有的还在地震高发区，这些渡槽的抗震设计，对整个南水北调中线工

2、程的安全和经济运行有着至关重要的影响。因此，开展大型渡槽结构地震反应分析的研究具有重要的现实意义。本文针对大型渡槽地震反应分析做了以下几方面工作：1．大型渡槽结构动力分析模型考虑到大型渡槽在形式上同箱梁相似，借鉴有限条分析方法在桥梁工程上的应用，建立符合实际的渡槽空间动力分析模型。采用能量原理推导给出了渡槽单元刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵的显式表达式。渡槽支架单元采用一般空间梁单元。对于连接渡槽槽身与支架的盆式橡胶支座则采用弹簧单元进行模拟。2．动力分析模型的验证根据本文建立的动力分析模型，编制程序对一简支单跨渡槽的自振特性进行了分析，同时用Timos

3、henko梁理论进行分析，比较二者结果的差异。根据所提出的动力分析模型，编制了模态分析程序，用数值算例验证模型及模态计算程序的fE确性。3．渡槽结构模态分析根据所提出的动力分析模型，编制了模态分析程序，用所编制的模态分析程序计算南水北调某渡槽在多形态、多工况下的自振频率及主振形的变化。4．渡槽结构地震反应分析作者根据上述渡槽动力分析模型推导了渡槽在地震作用下的动力方程并编制了相应的程序，计算了南水北调中线工程主于渠某渡槽在同步激励作用下的地震响应，以确定渡槽的抗震性能，为实际工程提供参考。关键词南水北调：渡槽：有限条：地震反应AbstractTheSo

4、uth—to—NorthWaterTransferProjectisbuiltforrelievingtheseriouswatershortageinnorthernregionofourcountry．Themainfunctionoftheprojectischangingnaturaldistributingofwaterresourceanditisaimportantfoundationestablishmentforoptimizlngwaterresources．AsabuildingoFtransportingwaterspannin

5、grivers、roadsorvalleys，thereareover10aqueductsinthemiddlerouteofthesouth—to—northwatertransferproject，andtheearthquakeintensityoftheregionwheremostaqueductslocateisVgdegreeoroverWdegree．Soitissignificativetostudyseismicresponseoflarge—scaleaqueduct．Inthisdissertation，thetheoryan

6、dapplicationofseismicresponseanalysisforlarge—scalecellaqueductisstudiedindetails．whichmostlyincludesseveralstudiesbelow：1．DynamicModelingStudyOflarge—scaleCellAqueductAndthecaseroofbeamissimilarinformconsideringthelarge—scaleAqueduct，Draw1essonsfromtheapplicationoflimitedanalyt

7、icalmethodsonthescienceofbridgebuilding．Theformulationsofthelament—stlfhessmatrixandelement-massmatrixofthewholestructurecanbegotBydividingthebodyoftheaqueductintosomethin-wallbeamstatsinlengthdividingbracketsintospatialbeamsectsandimitatingbasin—rubberabutmentbyspringelements．2

8、．AnalysetheverificationofthemodelinmotiveforceF