水力式升船机塔楼在地震作用下的耦合问题研究

摘要

升船机塔楼作为整个升船机的基础，在抗震等安全方面起着至关重要的作用。本文在系统研究了动力分析理论、流固耦合分析理论的基础上，利用有限元软件ADINA对升船机塔楼与水的耦合系统进行了深入的分析与研究，具体内容如下： 1、总结了结构与水体相互作用的计算方法，重点介绍了基于位移—速度势格式的有限元耦合方程。同时对有限元软件ADINA在求解流固耦合问题方面的理论作了系统的介绍，对其中的势流体单元进行了详细阐述。 2、用求解流固耦合方程的方法对水力式升船机塔楼结构模型进行计算，得出塔楼结构在地震力作用下的动力响应以及动水压力响应，初步揭示其地震反应性状以及流固耦合对塔楼结构的影响。找出一些影响升船机塔楼结构动力响应的因素，考虑不同水深的影响，对结构的动力响应进行比较分析，探讨水体对塔楼结构动力响应的影响规律。 3、对竖向地震动理论进行了系统的介绍，在此基础上通过对具体的工程实例进行计算，分析竖向地震动对动水压力及高耸、薄壁耦合系统的影响。讨论竖向地震动对这种高耸、薄壁的耦合系统在低烈度区的影响是否可忽略。 4、对景洪升船机塔楼结构进行三维有限元动力计算，分析研究了高耸塔楼在不同典型工况下的应力、变形以及水体与高耸升船机塔楼结构的联合作用，为结构抗震设计提供了必要的参考数据，并为结构加固措施、配筋量及具体配置位置提供依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.2升船机建设的历史与现状

1.3水与结构动力相互作用综述

1.4竖向地震作用的研究进展及其意义

1.5本文研究的主要内容

第二章动力分析理论与方法

2.1有限单元法基本原理

2.2动力分析方法

2.2.1振型叠加法

2.2.2反应谱法

2.2.3时程分析法

2.3本章小结

第三章水与结构的相互作用

3.1引言

3.2结构与水体相互作用的计算方法

3.2.1附加质量法

3.2.2基于位移—速度势格式有限元法

3.3有限元软件ADINA在流固耦合中的运用

3.3.1 ADINA有限元软件简介

3.3.2 ADINA的势流体单元

3.4动力响应中水体对水力式升船机塔柱的影响

3.4.1分析模型

3.4.2竖井中水体对结构的影响

3.4.3不同地震波形下竖井内水体对结构的影响

3.4.4水体可压缩性对耦合系统的地震反应影响

3.4.5表面重力波对耦合系统的影响

3.5本章小结

第四章竖向地震动对耦合系统的影响

4.1引言

4.2竖向地震波

4.2.1竖向地震波的幅值

4.2.2竖向地震波的频谱特性

4.3竖向地震反应谱

4.3.1竖向地震反应谱

4.3.2竖向与水平向地震加速度反应谱比值

4.3.3竖向与水平向地震加速度反应谱的比较

4.4竖向地震动对耦合系统的影响分析

4.4.1竖向地震动时的动水压力

4.4.2竖向地震对耦合系统的影响

4.4.3竖向地震对结构的影响

4.5本章小结

第五章景洪水电站升船机塔楼结构静动力分析

5.1引言

5.2工程概况与计算条件

5.2.1 工程概况

5.2.2基本计算参数

5.3有限元模型和计算工况

5.3.1有限元模型

5.3.2计算工况

5.4静力计算成果分析

5.4.1运行工况

5.4.2检修工况

5.5动力计算成果分析

5.5.1位移场分析

5.5.2应力场分析

5.6本章小结

第六章总结与展望

参考文献

致 谢