大型渡槽結(jié)構(gòu)半主動(dòng)控制研究.pdf

1、渡槽結(jié)構(gòu)是我國南水北調(diào)工程中的重要水工構(gòu)筑物,對(duì)地震作用下的渡槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行減震控制有重要的意義。本文對(duì)南水北調(diào)工程中廣泛使用的簡支梁式渡槽進(jìn)行了半主動(dòng)控制研究,選用新型智能材料磁流變阻尼器,圍繞著“半主動(dòng)控制的方法、半主動(dòng)控制裝置的布設(shè)位置、半主動(dòng)控制裝置對(duì)于渡槽結(jié)構(gòu)的適用性”這個(gè)研究主體,“碰撞效應(yīng)、流固耦合效應(yīng)”兩個(gè)影響因素展開系列研究,主要工作成果如下:
　　 1.對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)各個(gè)組成部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、單元類型、模型建立及推導(dǎo)過

2、程進(jìn)行了闡述,利用渡槽薄壁梁段單元建立渡槽動(dòng)力有限元分析模型,提出了基于狀態(tài)空間的渡槽結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)仿真,并在此基礎(chǔ)上采用實(shí)際算例與傳統(tǒng)基于運(yùn)動(dòng)方程的求解方法進(jìn)行了比較。
　　 2.對(duì)渡糟結(jié)構(gòu)的半主動(dòng)控制進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,對(duì)如何確定渡槽結(jié)構(gòu)在地震作用下的最優(yōu)控制力,如何選擇控制裝置在渡槽結(jié)構(gòu)中的最優(yōu)安裝位置等問題進(jìn)行了分析,并給出了相應(yīng)結(jié)論。
　　 3.建立了考慮碰撞效應(yīng)的渡槽地震響應(yīng)模型,對(duì)渡槽縱向振動(dòng)情況下相鄰槽身間的

3、相互碰撞進(jìn)行動(dòng)力反應(yīng)分析,然后建立了同時(shí)考慮碰撞效應(yīng)和半主動(dòng)控制作用的渡槽計(jì)算模型,對(duì)碰撞現(xiàn)象進(jìn)行控制,結(jié)果表明,半主動(dòng)控制能夠有效的抑制碰撞效應(yīng)。
　　 4.渡槽結(jié)構(gòu)涉及水體與槽身的動(dòng)力耦合問題,是一個(gè)多學(xué)科交叉的研究問題,在地震作用下,水體的形態(tài)變化將影響渡槽的動(dòng)力響應(yīng)。本文建立了渡槽流固耦合動(dòng)力有限元模型,并進(jìn)行了渡槽結(jié)構(gòu)考慮流固耦合效應(yīng)的減震半主動(dòng)控制研究,結(jié)果表明,對(duì)于渡槽不同水位下的地震響應(yīng),半主動(dòng)控制均能取得一定的

4、控制效果。
　　 5.對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)在不同地震波作用下、不用墩高的結(jié)構(gòu)形式、不同的地震波輸入方向下的所有工況進(jìn)行了計(jì)算,研究了相對(duì)應(yīng)影響因素對(duì)渡槽半主動(dòng)控制的影響,計(jì)算結(jié)果表明,半主動(dòng)控制對(duì)于各種情況下的渡槽地震響應(yīng)均有一定的控制效果,說明其對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性較好,此外,在工程應(yīng)用中,還對(duì)墩高與減震率的關(guān)系進(jìn)行了分析,研究結(jié)果可以為渡槽的抗震設(shè)計(jì)提供參考。
　　 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):
　　 1.現(xiàn)有渡槽減震多采用被動(dòng)控制,針

5、對(duì)被動(dòng)控制中存在的不足,將半主動(dòng)控制理論引入到渡槽的地震減震控制中,并進(jìn)行了分析論證；；
　　 2.將新型智能裝置磁流變阻尼器引入到了渡槽的半主動(dòng)控制當(dāng)中,并對(duì)其在實(shí)際工程中的安裝位置等一系列問題進(jìn)行了研究；
　　 3.探討了不同墩高、不同地震波輸入對(duì)半主動(dòng)控制減震率的關(guān)系,為渡槽抗震設(shè)計(jì)中墩高的設(shè)計(jì)提供參考；
　　 4.探討了渡槽縱向振動(dòng)中相鄰梁間的碰撞效應(yīng),并利用半主動(dòng)控制方法對(duì)碰撞效應(yīng)進(jìn)行了控制；