大型多槽式箱型渡槽的抗震分析.pdf

1、水資源的缺乏已經(jīng)對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成很大影響，甚至對(duì)很多地方的人民生活都帶來困難。對(duì)此我國實(shí)施了南水北調(diào)工程，渡槽是在南水北調(diào)干渠遇到河流、溝谷時(shí)，用于架空輸水的一種交叉建筑物，僅中線工程中大型渡槽就有47座之多。這些渡槽不同于其他水利工程建筑物的特點(diǎn)是，在運(yùn)行過程中，其頂部槽身內(nèi)具有大體積大質(zhì)量的流動(dòng)水體，若遇地震，大質(zhì)量水體與槽壁之間發(fā)生流固耦合作用，對(duì)渡槽安全十分不利。
　　 眾所周知，我國是一個(gè)多地震國家，據(jù)記載，幾乎全國

2、各省都曾發(fā)生過破壞性地震。20世紀(jì)全世界發(fā)生的7級(jí)以上強(qiáng)震中，我國大陸地區(qū)就占35％，其中就有3次是震級(jí)達(dá)到8.5級(jí)以上的巨大地震。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球10次死亡人數(shù)超過萬人的大地震中，總死亡人數(shù)達(dá)到百萬，其中發(fā)生在我國的就有4次，震中死亡的人數(shù)占55％。所以，我國是世界上地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一。以我國南水北調(diào)工程3條線路來看，據(jù)統(tǒng)計(jì)大部分線路都穿過地震區(qū)。按照我國2001年8月頒布的中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖看，統(tǒng)計(jì)表明，按相應(yīng)于基本烈度50

3、年超越概率10％計(jì)，南水北調(diào)工程位于Ⅶ度區(qū)（峰值加速度為0.1g，g重力加速度）以上者，東線就有67％，中線59％，西線91％。其中位于峰值加速度0.2g以上的高地震烈度區(qū)，東線有6％，中線8％，西線達(dá)23％。因此可見，南水北調(diào)工程中的抗震問題是十分突出的，而其中，巨大質(zhì)量集中在頂部的渡槽抗震是突出中的突出問題，對(duì)南水北調(diào)工程的大型渡槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震分析研究是十分必要的。
　　 作者查閱了近年來大量有關(guān)南水北調(diào)渡槽抗震分析方面的文

4、獻(xiàn)[1,2,4,5,10,11,12,13]，文獻(xiàn)顯示，由于在南水北調(diào)工程中的渡槽，大多采用的是開敞箱式結(jié)構(gòu)，即開口的多槽式渡槽，如跨漕河渡、跨洺河渡槽、曲莊溝渡槽等。在地震動(dòng)力作用下，這種型式渡槽的槽壁（即槽身側(cè)墻）橫向剛度都較低，是渡槽抗震的薄弱部位。為尋其原因，同時(shí)注意到箱型結(jié)構(gòu)在整體性方面的優(yōu)越性，本文為就開敞式渡槽抗震性能的對(duì)比研究，特對(duì)箱型渡槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震動(dòng)力特性分析，包括結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和地震響應(yīng)分析。文中對(duì)“箱式渡槽結(jié)構(gòu)+

5、盆式橡膠支座+支承槽墩”借用ANSYS大型有限元分析軟件進(jìn)行了建模和計(jì)算研究，其中，對(duì)于槽內(nèi)水體與槽壁的流固耦合問題，采用HOUSNER模型進(jìn)行模擬；對(duì)盆式橡膠支座采用彈簧—阻尼單元模擬；對(duì)相鄰跨段模擬，是將相鄰的半跨槽身結(jié)構(gòu)質(zhì)量以質(zhì)量單元形式附加在有限元模型的槽墩上；采用寧河天津地震波，施加在有限元模型的橫向和豎向，計(jì)算了結(jié)構(gòu)前20階的自振頻率和主振型、結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)和應(yīng)力響應(yīng)。文中以南水北調(diào)中線工程中洺河渡槽為例，對(duì)兩種結(jié)構(gòu)型式：1