亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于仿真計算下墩系梁增設(shè)切角對泵站進水塔結(jié)構(gòu)抗震特性影響分析研究

        2020-11-25 01:50:06周松松葉柏陽孫益松
        水利科技與經(jīng)濟 2020年10期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)

        周松松,葉柏陽,孫益松

        ( 1.淮安市水利勘測設(shè)計研究院有限公司,江蘇 淮安 223005; 2.江蘇淮源工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,江蘇 淮安 223005 )

        1 概 述

        水工建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)為水資源開發(fā)利用提供了重要堅實基礎(chǔ),確保水利工程建設(shè)安全穩(wěn)定性是許多水利工程持續(xù)致力于研究的重要課題。水利工程中不僅需要考慮靜力荷載下安全穩(wěn)定性,對動力抗震特性也必須重視關(guān)注,因而探討研究水工結(jié)構(gòu)動力抗震特性影響因素具有重要意義[1-3]。已有許多國內(nèi)外學(xué)者基于室內(nèi)動力振動臺試驗,探討了水利工程結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下破壞特性,為工程實際設(shè)計提供了重要參考[4-6]。由于水工結(jié)構(gòu)面臨流體介質(zhì)的特殊性,許多學(xué)者引入模態(tài)分析或擬靜力手段,以數(shù)值仿真手段研究流固耦合或多場耦合下水利工程結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)特性,為實際工程探討動力抗震安全穩(wěn)定性提供重要參考[7-8]。本文針對抽水泵站進水塔結(jié)構(gòu),利用有限元軟件研究計算切角設(shè)計參數(shù)對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)影響特性[9-10],為實際工程設(shè)計提供仿真參考。

        2 工程概況與研究模型

        2.1 工程介紹

        某抽水泵站群位于安徽西北部,承擔(dān)區(qū)域內(nèi)灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水以及農(nóng)村生活用水,調(diào)節(jié)豐枯水季水資源供應(yīng)量,總農(nóng)業(yè)面積超過150×104m2,枯水季可提升農(nóng)業(yè)灌溉效率25%,且生活用水量缺水率可降低13%,是地區(qū)水資源供給重要水工設(shè)施。泵群中第三梯隊的甲抽水泵站為本文研究對象,其頂部高程為285 m,建有蓄水池,尺寸為7.2×4.6 m,灌區(qū)內(nèi)輸水干渠與該蓄水池出水孔相連,渠首流量設(shè)計為0.65 m3/s,干渠總長度約為125 km,以模袋式混凝土作為襯砌形式,保證輸水渠道安全穩(wěn)定性。另在泵站上游河流建有進水塔,進水塔頂部高程與蓄水池接近,為288 m,塔寬為37.5 m,順?biāo)鞣较驗?8 m,以多段式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計攔污柵形式,每個攔污柵5×15 m,其中每個攔污柵上布設(shè)有2個進水口,尺寸為3.5×10 m,框架式攔污柵支撐采用進水塔墩系結(jié)構(gòu),設(shè)置有橫縱梁與塔墩相連,目前橫梁設(shè)計為高寬1×0.8 m,總量為正方形平面結(jié)構(gòu),邊長為1 m,框架攔污柵結(jié)構(gòu)與塔墩橫縱梁支撐式結(jié)構(gòu),均采用鋼筋混凝土一體式澆筑形成。另在攔污柵中間布設(shè)有平面弧型鋼閘門,閘門啟閉均采用泵站管理廠房內(nèi)液壓式啟閉機精確控制,保證水資源調(diào)控量精準(zhǔn),確保泵站運行安全。塔墩連系梁結(jié)構(gòu)體系是該泵站工程中重要支撐結(jié)構(gòu),探討其安全穩(wěn)定性對確保泵站安全運營具有重要作用。進水塔主要結(jié)構(gòu)見圖1。

        圖1 進水塔主要結(jié)構(gòu)三維圖

        現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn),場地屬Ⅱ級場地,區(qū)域內(nèi)活躍地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育較少,僅在上游河流左岸坡延伸有一定向斜,長度實測值為1.2 km,局部破碎帶夾有泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r,表面出露巖石受風(fēng)化影響較強,巖角已出現(xiàn)粉末狀。泵站場地表面為第四系人工填土,厚度較薄,約為1.3 km,但相比農(nóng)田灌區(qū)內(nèi)表面第四系種植土,該人工填土層松散性較大,顆粒分選性顯著,無顯著砂石顆粒。下方土層為砂礫土,顆粒粒徑為1.6~5.8 mm,磨圓度較高,含水量較低,分析是泵站進水塔上游河流沖刷搬運沉積形成,作為地區(qū)內(nèi)公路路面以及輸水干渠持力層?;鶐r層以弱風(fēng)化灰?guī)r為主,塊狀結(jié)構(gòu),表面磨圓度較高,無可見顯著孔隙,巖體完整性較好,室內(nèi)測試常溫滲透系數(shù)為10-18m2,其含水量對進水塔墩靜力穩(wěn)定性影響較弱。以上述工程資料為基礎(chǔ),基于模態(tài)分析理論,借助數(shù)值仿真手段,計算研究設(shè)計參數(shù)對進水塔結(jié)構(gòu)動力影響特征。

        2.2 模型建立與荷載參數(shù)

        為準(zhǔn)確模擬計算出進水塔墩連系梁動力特性受設(shè)計參數(shù)影響特征,本文仿真模型包括有進水塔以下15m地基,模型以六面體為基本單元體,體現(xiàn)模型變形自由度,共獲得單元總數(shù)198 738個,節(jié)點數(shù)96 538個,所建立泵站進水塔整體仿真模型見圖2(a),進水塔結(jié)構(gòu)有限元模型見圖2(b)。有限元計算過程中,空間坐標(biāo)體系X、Y、Z正方向分別為水流右側(cè)垂線方向、順?biāo)飨?、向上豎向。限于篇幅,本文考慮影響進水塔結(jié)構(gòu)體系中增設(shè)切角的高度、坡度設(shè)計參數(shù),分別開展影響性計算研究。

        圖2 有限元仿真模型

        邊界約束荷載考慮進水塔結(jié)構(gòu)自重,外荷載為地震動作用,以擬靜力法考慮將地震動作用分為慣性力與動水壓力影響。其中慣性力以反應(yīng)譜作為荷載確認(rèn),本文地震動反應(yīng)譜以工程現(xiàn)場實測值作為施加荷載,其具體測量反應(yīng)譜圖見圖3,分解成進水塔空間體系中3個方向,分別作用在結(jié)構(gòu)模型節(jié)點上。

        圖3 加速度反應(yīng)譜實測值

        動水壓力按照式(1)計算,并施加在進水塔地基結(jié)構(gòu)體系中。

        (1)

        式中:H為深度;Zi、Ai分別為壩基距離與截面積。

        3 增設(shè)切角參數(shù)對進水塔墩系梁動力響應(yīng)影響

        為分析切角參數(shù)對墩系梁動力響應(yīng)影響,設(shè)計開展不同切角設(shè)置高度、不同切角坡度動力體系計算分析。

        3.1 增設(shè)切角高度

        本文切角高度研究方案分別有0.2、0.3、0.4、0.5和0.6 m,并加入一組未設(shè)置切角的研究方案(認(rèn)為切角高度0 m),同時保證切角坡度固定為1/3(高長比),且橫縱梁截面其他設(shè)計參數(shù)均保持一致,典型不同切角高度下截面幾何圖見圖4。

        圖4 切角不同高度截面幾何圖

        基于對進水塔結(jié)構(gòu)體系中仿真求解,獲得進水塔墩系梁體系中動力響應(yīng)特征,圖5為模態(tài)體系中計算獲得各切角高度下進水塔結(jié)構(gòu)中應(yīng)力特征變化曲線。

        圖5 各切角高度方案下結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力特征變化

        從圖5中可知,橫梁軸向拉應(yīng)力受增設(shè)切角高度參數(shù)影響顯著,并與之為負(fù)相關(guān)變化特征,在未設(shè)置切角情況下橫梁拉應(yīng)力最大,達(dá)14.6 MPa,當(dāng)僅改變切角高度為0.5和0.6 m時,拉應(yīng)力相比分別降低14.4%和17.8%,即增設(shè)切角有助于降低橫梁結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力參數(shù),且切角高度愈高,抑制橫梁結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力愈顯著。改變增設(shè)切角高度,縱梁軸向拉應(yīng)力增長較緩,且僅在增設(shè)切角高度為0.3 m后才開始小幅增長,高度0.3 m以下幾乎無變化,切角高度0.6 m相比0.3 m時的縱梁拉應(yīng)力增長6.4%,達(dá)8.3 MPa,分析表明僅當(dāng)增設(shè)切角高度過高時,才會促進縱梁拉應(yīng)力參數(shù)。從柵墩第一主應(yīng)力特征參數(shù)變化可知,其與切角設(shè)置高度并無顯著性關(guān)系,不論是切角高度0.3 m,亦或是0.6 m,第一主應(yīng)力參數(shù)值均穩(wěn)定在8.77 MPa左右,表明柵墩主應(yīng)力并不受切角高度改變而影響。

        圖6為柵墩各方向位移相對值與切角高度關(guān)系曲線。從圖6中可看出,柵墩Y向、Z向位移相對值曲線為一水平線,即Y向、Z向位移不受增設(shè)切角高度影響;柵墩X向位移相對值曲線整體上隨切角高度增大而逐漸降低,切角高度0.6 m時X向位移相對值為15.6 mm,但其相比切角高度0.2 m時降低8.2%,即切角高度尺寸改變,則柵墩X向位移會有所減小。

        圖6 柵墩各向位移與切角高度關(guān)系曲線

        圖7為計算獲得進水塔結(jié)構(gòu)體系中,特征部位壓應(yīng)力受增設(shè)切角高度影響變化曲線。從圖7中曲線變化可知,橫梁軸向壓應(yīng)力、柵墩第三主應(yīng)力、結(jié)構(gòu)體系整體第三主應(yīng)力分別與切角高度均為負(fù)相關(guān)變化,切角高度為0.6 m時的橫梁軸向拉應(yīng)力為12.8 MPa,相比切角高度0.2和0.3 m時降低10.5%和8.6%,相同對比情況下柵墩第三主應(yīng)力降幅分別為10%和6.1%。另一方面,縱梁軸向壓應(yīng)力受切角高度影響,會稍有增大,橫梁切角高度為0.6 m縱梁壓應(yīng)力相比高度0.2 m上升4.8%;從各特征結(jié)構(gòu)壓應(yīng)力分布可知,均未超過混凝土材料允許應(yīng)力值,處于較為安全狀態(tài)。

        圖7 各切角高度方案下結(jié)構(gòu)壓應(yīng)力特征

        圖8為切角高度為0.6 m時柵墩各方向位移分布云圖,體系中位移分布較為穩(wěn)定,受地震動荷載作用,最大位移出現(xiàn)在X向,達(dá)15.5 mm,位于柵墩迎水側(cè)區(qū)域,順?biāo)鞣较蛭灰谱詵哦盏撞恐另敳恐饾u增大,柵墩豎向最大位移沉降為39.6 mm,位于墩頂。綜合上述位移與應(yīng)力分析,橫梁切角設(shè)置高度為0.6 m時進水塔墩系梁體系結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定,可增強進水塔結(jié)構(gòu)抗震性能。

        圖8 切角高度0.6 m時位移分布

        3.2 增設(shè)切角坡度

        切角坡度研究方案分別設(shè)置1/1、1/2、1/3、1/4和1/5,其他設(shè)計參數(shù)均保持一致,計算獲得各方案墩系梁動力響應(yīng)特征,并比較獲得最佳抗震性能方案。為分析方便,本文將各方案中切角坡度1/1、1/2、1/3、1/4和1/5換算成長高比1/1、2/1、3/1、4/1和5/1,并在各坐標(biāo)體系中分別以長高比1、2、3、4、5代替。圖9為不同切角坡度方案下進水塔結(jié)構(gòu)體系中特征部位拉應(yīng)力變化。

        圖9 各切角坡度方案下結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力特征

        從圖9中可看出,當(dāng)切角長高比改變時,縱梁拉應(yīng)力、柵墩第一主應(yīng)力無明顯變化,僅橫梁拉應(yīng)力為先減小后增大變化,橫梁最低拉應(yīng)力為長高比3/1時(坡度1/3),達(dá)13.5 MPa,從長高比1/1至3/1時橫梁拉應(yīng)力降低5.6%,但從長高比3/1至5/1時,橫梁拉應(yīng)力又增大2.2%。分析表明,切角坡度過大過小,均會影響橫梁拉應(yīng)力參數(shù),應(yīng)保持切角坡度設(shè)計在合理區(qū)間,抗震性能才最佳。

        圖10為各坡度(長高比)參數(shù)下進水塔柵墩各方向位移特征。從圖10中曲線可知,不論是柵墩X向亦或是Z向,各坡度下位移幾乎均為水平線,X向位移變化幅度亦是3個方向中最大,但亦僅為1.1%,即柵墩位移并不受切角坡度影響。分析表明,切角坡度改變,并不影響柵墩位移特征。

        圖10 柵墩各向位移與切角坡度關(guān)系曲線

        圖11為各切角坡度下進水塔墩系梁壓應(yīng)特征參數(shù)變化。從圖11中可知,當(dāng)長高比增大時,橫梁壓應(yīng)力為先減后增,最低壓應(yīng)力為長高比3/1時,達(dá)13.8 MPa;柵墩第三主應(yīng)力、縱梁壓應(yīng)力均幾乎無變化,分別穩(wěn)定在11.7和8.4 MPa左右;結(jié)構(gòu)體系中第三主應(yīng)力最大值為15 MPa,此時長高比為1/1,在長高比3/1時,相比前者減少6%,而在長高比3/1后,結(jié)構(gòu)體系中第三主應(yīng)力又隨之增大;從各研究方案壓應(yīng)力計算結(jié)果可知,均低于混凝土原材料允許強度,滿足安全要求。綜上動力響應(yīng)應(yīng)力與位移特征可知,切角坡度對結(jié)構(gòu)體系中特征部位拉壓應(yīng)力影響特征一致,例如切角坡度減小(長高比增大),橫梁拉壓應(yīng)力均為先減后增,縱梁拉壓應(yīng)力無顯著變化,從設(shè)計方案最佳抗震性能考慮,當(dāng)切角坡度為1/3時最適宜。

        圖11 各切角坡度方案下結(jié)構(gòu)壓應(yīng)力特征

        圖12、圖13分別為坡度1/3時進水塔墩系梁特征部位應(yīng)力分布、柵墩各向位移分布,從中可知3個特征部位中拉應(yīng)力以橫梁中為最大,達(dá)13.9 MPa,最大拉應(yīng)力位于橫梁第三排邊緣內(nèi)側(cè)區(qū)域;各排縱梁應(yīng)力分布基本為相似,其最大應(yīng)力位于中間排框;柵墩迎水側(cè)應(yīng)力高于背水側(cè),最大拉應(yīng)力位于柵墩底部,達(dá)8.8 MPa。順?biāo)鞣较蛭灰谱远盏撞恐另敳恐饾u由正向變換為負(fù)向;豎向位移最大沉降為3.9 mm,柵墩水流方向上最大位移位于迎水側(cè),邊緣側(cè)柵墩位移分布為一致,中間柵墩位移分布最大,且具有相似性。從位移分布與特征部位應(yīng)力表現(xiàn)來看,設(shè)置切角坡度1/3時,結(jié)構(gòu)體系中抗震動力響應(yīng)特性最佳。

        圖12 坡度1/3時結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布

        圖13 坡度1/3時柵墩位移分布

        4 結(jié) 論

        針對抽水泵站進水塔墩系梁動力響應(yīng)特性,基于模態(tài)分析理論建立仿真模型,研究增設(shè)切角的高度、坡度對其動力響應(yīng)影響特征,結(jié)論如下:

        1) 研究了增設(shè)切角高度對結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力影響特性,增設(shè)切角有助于降低橫梁結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力,且切角高度愈高,抑制橫梁結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力愈顯著;縱梁拉應(yīng)力僅在增設(shè)切角高度0.3 m后小幅增長;柵墩第一主應(yīng)力與增設(shè)切角設(shè)置高度無顯著關(guān)系,各高度方案中第一主應(yīng)力均為8.77 MPa左右。

        2) 研究了增設(shè)切角高度對結(jié)構(gòu)位移與壓應(yīng)力影響特性,柵墩X向位移相對值與切角高度為負(fù)相關(guān)變化,但Y向、Z向位移不受橫梁切角高度影響;橫梁壓應(yīng)力以及第三主應(yīng)力與切角高度均為負(fù)相關(guān)關(guān)系,縱梁壓應(yīng)力隨增設(shè)切角高度增大,稍有小幅增大,壓應(yīng)力均未超過混凝土材料允許應(yīng)力值。

        3) 分析了切角坡度對結(jié)構(gòu)應(yīng)力影響特征,縱梁拉壓應(yīng)力、柵墩第一、第三主應(yīng)力不受切角坡度影響;切角坡度過大過小,均會影響橫梁拉壓應(yīng)力,隨著坡度減小,橫梁拉壓應(yīng)力均為先減后增,坡度1/3時壓應(yīng)力相比坡度1/1時減少6%。

        4) 研究了切角坡度對結(jié)構(gòu)位移影響特性,柵墩X向、Y向、Z向位移相對值隨坡度變化幾乎均為穩(wěn)定不變狀態(tài);當(dāng)增設(shè)切角高度0.6 m、坡度1/3時,結(jié)構(gòu)抗震性能最佳。

        猜你喜歡
        結(jié)構(gòu)
        DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)
        《形而上學(xué)》△卷的結(jié)構(gòu)和位置
        論結(jié)構(gòu)
        中華詩詞(2019年7期)2019-11-25 01:43:04
        新型平衡塊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
        模具制造(2019年3期)2019-06-06 02:10:54
        循環(huán)結(jié)構(gòu)謹(jǐn)防“死循環(huán)”
        論《日出》的結(jié)構(gòu)
        縱向結(jié)構(gòu)
        縱向結(jié)構(gòu)
        我國社會結(jié)構(gòu)的重建
        人間(2015年21期)2015-03-11 15:23:21
        創(chuàng)新治理結(jié)構(gòu)促進中小企業(yè)持續(xù)成長
        四虎影视国产在线观看精品| 亚洲国产婷婷香蕉久久久久久| 第一九区另类中文字幕| 97超碰精品成人国产| 久久久久久久久毛片精品| 国产性生大片免费观看性| 亚洲精品国偷自产在线99正片| 肉体裸交丰满丰满少妇在线观看 | 日日摸夜夜添夜夜添无码免费视频| 久久精品国产亚洲vr| 欧美黑人xxxx性高清版| 免费观看成人稀缺视频在线播放| 日韩亚洲在线一区二区| 中文字幕综合一区二区| 无码aⅴ精品一区二区三区浪潮 | av在线高清观看亚洲| 国产乱码人妻一区二区三区| 幻女bbwxxxx在线视频| 成黄色片视频日本秘书丝袜| 国产免费午夜福利蜜芽无码| 亚洲中文字幕乱码一二三| 亚洲2022国产成人精品无码区 | 欧美老妇交乱视频在线观看 | 亚洲中文字幕无码中文字| 日韩精品无码区免费专区| 亚洲av综合色区久久精品天堂| 亚洲av极品尤物不卡在线观看| 久久人妻一区二区三区免费 | 欧洲熟妇色 欧美| 97免费人妻在线视频| 无码制服丝袜中文字幕| 亚洲国语对白在线观看| 亚洲精品中文幕一区二区| 韩日美无码精品无码| 美女被射视频在线观看91| 国产自拍一区二区三区| 97se亚洲国产综合自在线观看| 妇女性内射冈站hdwwwooo| 日本不卡在线一区二区三区视频| 国产精品亚洲av无人区二区| 亚洲午夜无码毛片av久久|