大型渡槽結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)及抗震性能研究.pdf

1、渡槽結(jié)構(gòu)作為南水北調(diào)中線工程總干渠上應(yīng)用較多的主要交叉建筑物之一，其抗震性能的好壞直接影響到整體工程正常運(yùn)行及工程沿線人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。近年來(lái)隨著南水北調(diào)工程的興建，渡槽結(jié)構(gòu)已成為工程抗震領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 渡槽結(jié)構(gòu)是空間薄殼輕型結(jié)構(gòu)，項(xiàng)部承受著巨大質(zhì)量的水體。由于地震荷載的復(fù)雜性及渡槽結(jié)構(gòu)的特殊性，國(guó)內(nèi)外有關(guān)渡槽結(jié)構(gòu)抗震安全的研究成果相對(duì)較少，因此有必要研究渡槽結(jié)構(gòu)的抗震性能。本文主要針對(duì)我國(guó)渡槽抗震設(shè)計(jì)理論落后于工程實(shí)踐

2、的現(xiàn)狀，重點(diǎn)研究了大型渡槽結(jié)構(gòu)在地震作用下，槽內(nèi)水體和地基土分別對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性及抗震性能的影響，以及豎向地震作用對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)的影響。主要的研究工作如下： (1)以某大型排架式渡槽結(jié)構(gòu)為原型，進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)。設(shè)計(jì)了多種工況，全面、系統(tǒng)地研究了大型渡槽結(jié)構(gòu)在剛性地基假設(shè)及考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用兩種情況下的動(dòng)力特性和地震反應(yīng)，獲得了一整套試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 (2)對(duì)主要試驗(yàn)結(jié)果和規(guī)律進(jìn)行了分析，分別討論在橫向和豎向地震作

3、用下，土-樁-流體-渡槽整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。 (3)通過(guò)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，探討水體-渡槽結(jié)構(gòu)、土-渡槽結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用對(duì)渡槽自振特性和抗震性能的影響，為驗(yàn)證計(jì)算分析的力學(xué)模型和計(jì)算方法的合理性打下基礎(chǔ)。 (4)通過(guò)理論與數(shù)值分析方法相結(jié)合，研究槽內(nèi)水體對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比論證。研究結(jié)果表明，槽內(nèi)水體有時(shí)對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有一定的減震效應(yīng)，即起到了類(lèi)似TLD的作用。 (5)通過(guò)改變橡膠支座參數(shù)

4、，研究橡膠支座對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。研究表明橡膠支座水平剛度對(duì)空槽時(shí)渡槽結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性、加速度反應(yīng)、動(dòng)水壓力反應(yīng)、位移和應(yīng)力反應(yīng)影響均較大，而滿(mǎn)槽時(shí)橡膠支座參數(shù)的改變對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)的反應(yīng)影響不大。 (6)通過(guò)改變渡槽跨度，研究不同跨度對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。研究表明，跨度的不同對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和應(yīng)力反應(yīng)影響較大，對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)影響較小。 (7)通過(guò)改變排架高度，研究不同排架高度對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。研究

5、表明排架高度對(duì)渡槽結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性、空槽時(shí)渡槽結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)、應(yīng)力反應(yīng)影響較大，而對(duì)滿(mǎn)槽時(shí)渡槽結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)和動(dòng)水壓力反應(yīng)影響較小。 (8)討論渡槽內(nèi)水體TLD減震效應(yīng)的判別方法。計(jì)算結(jié)果表明，輸入不同類(lèi)型的地震波，槽內(nèi)水體的減震效果的趨勢(shì)一致，即質(zhì)量比較小、頻率比較大(槽內(nèi)水體較少)或質(zhì)量比較大、頻率比較小(槽內(nèi)水體較多)時(shí)，槽內(nèi)水體的減震效應(yīng)很弱，而在質(zhì)量比為0.45～0.63(頻率比為0.60左右)時(shí)，渡槽內(nèi)水體的減震效