泵站地震反应研究和流固耦合分析方法

摘要

我国南方大部分地区常年遭受洪涝自然灾害的主要原因是因为地区地势低洼，汛期江水位升高，江水上滩造成大量的淹没，形成洪泛区，且区域内产生的涝水不能及时排放，因此需要沿江修建防洪堤才可以抵御洪水的侵入，与此同时配套修建排涝泵站及其它排涝设施及时排放涝水，才能彻底解决区域水患。
　　南面沟泵站位于海南省海口市新坡镇南面沟出口处，承担区域涝水集中抽排的任务，南面沟泵站位于新坡镇南部，处于地震不利的地段，根据2001年《中国地震动参数区划图》的划分，工程场地地震动峰值加速度为0.30g，相当于地震基本烈度为8度，鉴于泵站的重要性，要确保泵站的安全运行和泵站在地震作用下的稳定性，由于地震作用而产生的动水压力成为重要因素之一，因此需要深入研究结构和动水压力之间的相互反应。本文的内容有以下几点:
　　1、本文讲述了泵站的国内外发展史、研究课题的意义和目的以及介绍了地震反应分析的现状。
　　2、讲述了泵站抗震的有限元理论分析的两种方法:一种是反应谱法，另一种是时程分析法，并对两种方法进行了比较，另外还介绍了土与结构之间相互作用的理论与研究方法。
　　3、提出了流固耦合的有限元理论分析与方法，对几种方法的理论分别作了简单介绍。
　　4、结合南面沟泵站工程的实例，对结构的抗震安全度进行综合的分析评价，得出的结论为以后的工程设计提供了一些参考价值。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 国内外泵站情况

1．1．1 国外泵站情况

1．1．2 国内泵站情况

1．2 研究课题的背景、意义与目的

1．2．1 研究课题的背景

1．2．2 研究课题的意义

1．2．3 研究课题的目的

1．3 地震反应分析现状

1．4 本章小结

第2章 地震有限元的理论分析与计算

2．1 反应谱理论

2．1．1 单质点体系的地震动反应

2．1．2 规范反应谱

2．1．3 结构的自振特性

2．2 时程分析法理论

2．2．1 时程分析法的功能

2．2．2 时程分析法的(Newmark-β)法

2．3 结构内力的有限元计算理论方法

2．3．1 有限元计算结构内力的原理

2．3．2 有限元计算结构内力的步骤

2．4 土与结构相互作用的理论和方法

2．4．1 土与结构相互作用的理论

2．4．2 土与结构相互作用的方法

2．5 本章小结

第3章 流固耦合振动分析的理论与方法

3．1 附加质量法

3．2 边界元法

3．3 ALE有限元法理论

3．3．1 ALE有限元法的基本方程

3．3．2 分析步骤

3．4 LS-DYNA理论分析方法

3．4．1 基本方程

3．4．2 显式算法

3．4．3 结构的空间离散

3．5 本章小结

第4章 南面沟泵站工程

4．1 工程概况

4．2 设计标准

4．3 泵站运行方式

4．4 特征水位

4．4．1 死水位

4．4．2 汛期限制水位

4．4．3 排涝设计水位

4．4．4 正常蓄水位

4．4．5 泵站排涝流量

4．5 工程等别及建筑物级别

4．6 基本资料

4．7 泵站选址

4．8 泵站地质情况

4．9 本章小结

第5章 南面沟泵站抗震稳定分析

5．1 泵站总体布置

5．2 泵房计算模型

5．3 基本荷载及计算工况

5．4 南面沟泵站的静力结果分析

5．4．1 应力情况分析

5．4．2 位移情况分析

5．5 南面沟泵站的地震反应分析

5．5．1 模态分析

5．5．2 泵站动力分析

5．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介及科研论文成果