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        鳳儀場船閘地震反應(yīng)譜分析

        2016-11-14 10:51:29夏明星吉林省航道管理局吉林吉林132003
        中國房地產(chǎn)業(yè) 2016年17期
        關(guān)鍵詞:譜分析閘室船閘

        文/夏明星 吉林省航道管理局 吉林吉林 132003

        鳳儀場船閘地震反應(yīng)譜分析

        文/夏明星吉林省航道管理局吉林吉林132003

        目前普遍采用的抗震設(shè)計方法為反應(yīng)譜法。它成功的反映了地震動頻譜的重要特性,同時也反映了不同自振周期的結(jié)構(gòu)對地震作用的最大反映(加速度、速度和位移),較為簡單而合理的反映了地震作用于結(jié)構(gòu)反應(yīng)之間的關(guān)系。相對于底部剪力法,反應(yīng)譜法更加精確,能夠考慮結(jié)構(gòu)的前幾階振型,相比時程分析法而言計算也比較簡單。

        鳳儀場船閘;地震反應(yīng)譜分析

        本文以四川省嘉陵江鳳儀場船閘作為具體的工程背景,建立結(jié)構(gòu)的三維實體有限元模型,采用地震反應(yīng)譜法計算船閘閘室的地震荷載作用下的受力和變形情況,探討船閘閘室的抗震性能。

        1、結(jié)構(gòu)模態(tài)分析及結(jié)果

        閘室前40階振型的周期和自振頻率見表1所示。

        表1 閘室前 40 階自振周期和頻率

        2、鳳儀場船閘動力特性結(jié)果分析

        由表1可知,鳳儀場船閘結(jié)構(gòu)的一、二階振型,三、四階振型,五、六階振型,七、八階振型的頻率相差不大,但是頻率在這四段之間則呈跳躍性增長。

        由鳳儀場船閘結(jié)構(gòu)的振型圖可知:船閘的前兩階振型均為船閘橫截面上的橫向擺動,第一階振型為同向擺動,第二階振型則為反向擺動。而第三、第四階振型則為扭轉(zhuǎn)振型,隨后的振型基本上為更高階次的橫向擺動和扭轉(zhuǎn)振型,且擺動和扭轉(zhuǎn)振型基本上呈現(xiàn)交替出現(xiàn)的特性。

        鳳儀場船閘閘室結(jié)構(gòu)前200階振型的自振頻率和周期隨振型階數(shù)的變化趨勢見圖1和圖2所示。

        圖1 自振頻率變化趨勢

        圖2 自振周期變化趨勢

        由圖1和圖2可知,自振頻率隨診振型階數(shù)的增加而增大,且增長的趨勢趨于平緩,前50階振型的自振頻率增長較為迅速。自振周期隨著振型階數(shù)的增大而減小,前25階振型的自振周期隨著振型階數(shù)的增多急劇減小,25階振型以后的自振周期變化甚小。

        在地震反應(yīng)譜分析時,為保證計算精度,要求結(jié)構(gòu)各個方向上的累積振型參與質(zhì)量均不小于90%,鳳儀場船閘結(jié)構(gòu)的前200階振型累積振型參與質(zhì)量x方向為91.54%,y方向為92.42%,z方向為93.87%。因此,取前200階振型對結(jié)構(gòu)進行地震反應(yīng)譜分析能夠滿足計算精度。

        3、小結(jié)

        對船閘閘室的動力特性進行分析,在此基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)進行地震反應(yīng)譜分析,主要得出以下結(jié)論:

        (1)鳳儀場船閘結(jié)構(gòu)的一、二階振型,三、四階振型,五、六階振型,七、八階振型的頻率相差不大,但是頻率在這四段之間則呈跳躍性增長。船閘的前兩階振型均為船閘橫截面上的橫向擺動,第一階振型為同向擺動,第二階振型則為反向擺動。而第三、第四階振型則為扭轉(zhuǎn)振型,隨后的振型基本上為更高階次的橫向擺動和扭轉(zhuǎn)振型,且擺動和扭轉(zhuǎn)振型基本上呈現(xiàn)交替出現(xiàn)的特性。

        (2)地震發(fā)生時鳳儀場船閘結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生最大位移和最大應(yīng)力的方向為Y向,這與船閘閘室的振型息息相關(guān),船閘閘室的一階和二階主振型均為橫向(即Y向)振動,使得Y向振動更容易被激發(fā)。

        (3)地震輸入為X+Y向時,結(jié)構(gòu)的最大位移和最大應(yīng)力較Y向輸入時小,說明X向地震輸入使得結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)減??;地震輸入為X+Y+Z時,結(jié)構(gòu)的最大位移和應(yīng)力較X+Y時小,說明Z向地震輸入同樣使得結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)減小,因此地震的最不利輸入方向為Y向,在進行抗震設(shè)計和驗算時,地震輸入方向應(yīng)采用Y向輸入。

        (4)地震輸入方向為X向時,結(jié)構(gòu)的最大拉應(yīng)力為1.65MPa,地震輸入方向為Y向時,結(jié)構(gòu)的最大拉應(yīng)力為1.26MPa,均小于C25混凝土的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值1.78MPa,因此在地震發(fā)生時,結(jié)構(gòu)基本處于彈性工作狀態(tài),結(jié)構(gòu)的抗震性能滿足要求。

        夏明星(1982.3-),男,江蘇鹽城人,本科,工程師,主要研究方向:港口航道管理。

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