分类筛选
分类筛选:

三维方面本科论文怎么写 与强震区水闸地震反应三维非线性分析方面毕业论文模板范文

版权:原创标记原创 主题:三维范文 类别:职称论文 2024-05-05

《强震区水闸地震反应三维非线性分析》

本文是三维有关本科论文怎么写跟水闸和非线性分析和地震有关论文写作资料范文。

摘 要:文章结合地处强震区的大型水闸,运用有限元分析软件,建立闸室整体结构计算模型.采用振型分解反应谱法,计算出闸室结构在校核工况下的静动组合应力和应变,分析闸室结构各部位的应力变化规律及其自振特性,探讨地震作用对闸室整体结构的影响,为水闸的抗震设计提供参考.研究闸室上部的框架结构采用不同构筑材料时,闸室结构的内力和变形分布规律,并对两种方案的计算结果进行比较分析.结果表明,闸室上部框架结构采用轻质钢时,闸室结构受力状态明显改善.

关键词:有限元 反应谱 抗震设计

1.闸室结构动力计算

(1)计算模型

建立水闸整体有限元计算模型,考虑闸墩、底板与地基的相互作用.闸室底板跨中分缝,缝宽0.02m,所以取其中一孔闸室和一定范围的地基(在横河向水平向延伸20m,顺河向水平延伸20m,竖直方向,从底板向下延伸20m)作为一个整体结构,进行有限元网格剖分.闸室和基础均采用8节点等参单元,闸室底板与地基之间设一层接触单元,剖分后的空间有限元网格如图1所示.坐标系的0点设在上游端右侧闸墩底部,X轴沿横河向指向右岸,Y轴沿铅直方向指向上方,Z轴沿顺河流方向指向下.

(2)材料性质

该闸室的闸墩内侧、闸室底板混凝土强度等级采用 C15,闸墩外侧、排架混凝土强度等级采用C30,闸室的地基为钙质页岩.

(3)计算参数

该水闸工程按9度设防,场地类别Ⅱ类,根据《水工建筑物抗震设计规范》(NB 35047-2015)规定,水闸的地震加速度α等于0.4g,反应周期Tg 等于0.3s,水闸的设计反应谱最大代表值βmax等于2.25,阻尼比ξ等于0.05.

(4)计算方案

方案一:闸墩上部的启闭机房采用钢筋混凝土结构.

方案二:闸墩上部的启闭机房采用轻质钢结构.

(5)计算荷载及计算工况

闸室上的主要荷载有:闸室自重和永久设备自重、水重、水平水压力、扬压力、地震荷载等.闸室结构动力分析取校核工况(正常工况+9度地震)进行计算.

2.动力计算结果及分析

对闸室结构在不同方案下进行动力分析,闸室结构的应力及位移计算结果分别见表1和表2.

经过对应力图和位移图进行分析,计算成果表明:( 1 )方案一校核工况下闸室结构的最大压应力值为1 . 6 2 6 MP a,最大拉应力值为1 . 5 3 4 M P a ,最大主应力值为2.210MPa(拉应力),最大位移值为6.306mm;方案二校核工况下闸室结构的最大压应力值为1.635MPa,最大拉应力值为1.368MPa,最大主应力值为1.866 MPa(拉应力),最大位移值为4.970mm.(2)方案一的闸室结构受力状态相对于方案二而言,闸室结构的受力状态较差.因此在工程抗震设计时,应尽可能地减少闸室上部结构的重量,以减小地震荷载对闸室结构的影响;在校核工况下,由于地震的作用,闸室结构出现了较大的拉应力和动位移,排架柱根部,闸墩底部,拉应力值较大,最大压应力值有所减小.相对于其它工况,闸室结构的受力状态最为不利,在工程设计时应以校核工况为设计控制工况.(3)在校核工况下,方案一中闸室结构的排架柱,闸墩等重要部位的最大拉应力值>混凝土强度的规范允许值,因此在工程设计时,需对这些重要部位配筋,或采取加大截面尺寸、提高混凝土强度标号等措施,使闸室结构的抗震能力满足要求,确保其在地震作用下安全.

3.闸室整体结构模态分析

对闸室整体进行模态分析,计算出闸室前5阶自振频率、周期及振型参与系数,具体情况见表3.

闸室前4阶振型图(振型图不代表闸室结构的实际位移,只表示振动的形态)如图1~图4所示.

图1~图4可表明:

(1)在第一阶振型图中,闸墩及排架均向外侧弯曲,在第二阶振型图中,闸墩及排架均向右侧弯曲,在第三阶振型图中,闸墩及排架向左侧弯曲,第四阶振型图中,闸墩及排架向左扭转.

(2)在垂直河流的方向,闸室的振动较为明显,闸室出现了弯曲、扭转等变形;在顺河流方向,闸室的振动较小.

4.结束语

综上所述,得出以下结论:

(1)在地震作用下,排架柱的根部出现了较大的拉应力,闸墩底部也出现了拉应力,排架顶部变形最大.闸室上部启闭机房采用轻质钢结构时,闸室结构受力状态明显改善.

(2)闸室顶部重量越大,则地震引起的惯性力(地震力)也越大,工作桥越高,地震反应也越大.因此应尽量降低工作桥高度,减少桥顶部重量.如工程实际允许,应取消其上部排架、机架桥、启闭机房等结构,闸门开启采用液压启闭方式,这样闸墩上部的竖向荷载大幅度降低,闸室结构的抗震性能将明显改善.

(3)闸室结构的模态分析结果表明:水闸的闸墩及上部排架在横河向出现了较为明显的弯曲、扭转等变形,在顺河向方向和竖直方向变形较小.究其原因,在横河向方向,闸墩的刚度最小,在顺河向方向和竖直方向,闸墩的刚度相对较大.

参考文献:

[1]朱伯芳.有限单元法原理与应用[M].北京:中国水利水电出版社,1998.

[2]R.克拉夫,J.彭津.王光远.结构动力学[M].北京:高等教育出版社,2006.

[3]关淑萍.基于ANSYS的水闸动力特性及内力分析方法研究[D].南京:河海大学,2006.

三维论文参考资料:

此文点评,该文是一篇关于对不知道怎么写水闸和非线性分析和地震论文范文课题研究的大学硕士、三维本科毕业论文三维论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料。

和你相关的