![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
考虑组合荷载影响下扬州泵闸枢纽静动力特征研究.pdf
《考虑组合荷载影响下扬州泵闸枢纽静动力特征研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《考虑组合荷载影响下扬州泵闸枢纽静动力特征研究.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第11期2023年11月文章编号:16 7 3-9 0 0 0(2 0 2 3)11-0 0 0 4-0 4陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.11November,2023考虑组合荷载影响下扬州泵闸枢纽静动力特征研究沈春林,田扬?(1.南通市九圩港水利工程管理所,江苏南通2 2 6 30 0;2.江苏省江都水利工程管理处,江苏扬州2 2 52 0 0)【摘要为研究扬州泵闸枢纽在考虑上部结构一桩土组合荷载下其静动力响应特征,引入粘弹性边界理论,以仿真计算方法对闸站不同工况下静动力特征开展对比分析。研究表明,增大闸前水位,结构位移、第一及第三主应力均增大,同时闸站结构以乙向
2、沉降为变形主导,控制乙向沉降乃是结构设计关键;虽有水工况下主应力、位移均高于无水工况,但两工况下静力特征满足设计要求。研究获得了闸站结构在有、无水工况中自振特性,振型演化差异在较大计算阶次下呈现;不论是何种地震波输入,有水工况下动力响应水平均高于无水工况,三种地震波输入下以南京波引起动力响应水平最大。结果可为扬州泵闸枢纽结构设计及水工建筑静、动力计算分析提供参考。【关键词组合荷载;扬州泵闸枢纽;静动力;流固耦合【中图分类号TV66【文献标识码BStudy on Static and Dynamic Characteristics of Yangzhou Pump Brake JunctionU
3、nder Combined LoadShen Chunlin,Tian Yang(1.Nantong Jiuweigong Water Conservancy Project Management Office,Nantong 226300,Jiangsu;2.Jiangsu WaterConservancy Project Management Ofice of Jiangsu Province,Yangzhou 225200,Jiangsu)Abstract:In order to study the static and dynamic response characteristics
4、of Yangzhou pump and brake junctionunder superstructure-pile-soil combined load,the viscoelastic boundary theory was introduced and the static and dynamiccharacteristics of the brake station under different working conditions were compared by simulation calculation method.The results show that with
5、the increase of the water level in front of the gate,the structural displacement,the first and thirdprincipal stresses increase.At the same time,the deformation of the gate structure is dominated by the Z-direction setlement,and controlling the Z-direction settlement is the key to the structural des
6、ign.Although the principal stress and displacementunder water condition are higher than that under no water condition,the static characteristics of the two conditions meetthe design requirements.The natural vibration characteristics of gate structure with and without water are obtained,and thediffer
7、ence of vibration mode evolution is presented under larger calculation order.No matter what kind of seismic wave input,the dynamic response level under the condition of water is higher than that under the condition of no water.The results canprovide reference for the structural design of Yangzhou pu
8、mp gate hub and the static and dynamic calculation and analysis ofhydraulic buildings.Key words:Combined load;Yangzhou pump gate hub;static,dynamic;fluid-structure coupling性特征,利用ANSYS等有限元平台,从多工况下开展水工结1引言构应力、位移分析,为水闸设施多工况下运营进行前期校验。水工结构中静动力响应特征不仅与上部结构有关,同时曾欣等5、吴小龙6 为研究水闸结构地震动响应特征,通过会在基础工程设计时考虑抗震效应-2,从
9、桩土上部结构组模拟输入地震波,探讨地震动荷载影响下水闸结构位移、应合荷载下,考虑静动力响应特征,更利于水工设计的全面性力以及加速度等响应特征,从动力响应水平评价水闸结构抗与实用性。王闺臣等3、李参等为研究水闸结构静力稳定震设计效果。不论是静力特征分析或动力响应水平探讨,均收稿日期 2 0 2 2-12-0 8作者简介沈春林(19 9 0),男,江苏南通人,工程师,主要从事泵站水闸运行管理工作。4.第11期2023年11月是为水闸结构的运营提供参考服务,李密等7 、张金堂8 结合静动力特征两方面,通过对比分析水闸等水工建筑的静动力特征差异,评价结构设计关注重点,为工程建设提供实际依据。本文为研究
10、扬州泵闸枢纽静、动力响应特征,不仅考虑无水工况下结构响应特征,也从流固耦合作用下分析桩土一上部结构与水体质量间关系。2研究概况2.1工程概况扬州闸乃是扬州城区内长江、京杭运河重要水利控制枢纽,乃是一座闸泵站综合水利设施,泵站抽排、引设计流量分别为7 2 m/s、2 9 m/s,一方面承担着扬州市区生态用水供应,对古运河河道以及仪扬河进行水生态用水补充,乃是扬州市区打造水生态、景生态、湖生态以及人生态“四态化”城市发展的关键。由于扬州主城区围绕着长江、淮河水道建设,在汛期常出现警戒水位以及南部山区的山洪等自然灾害,不利于扬州市区防洪安全。扬州闸始建于19 7 3年,运营年限较长,部分水工设施出现
11、老化“罢工”,自流抽排不畅,泵机运行效率降低等,为此,对扬州闸开展除险加固设计研究。该泵闸枢纽动力装置泵站机组设计为单、双向泵各2 台,且抽排设计流量分别为2 0.56 m/s、16.57 m/s,而抽引流量设计为15.17m/s,进水口断面宽度、高度分别为5.3m、3.6 m。闸站内各项顶、底板结构,其静、动力安全稳定性乃是该座泵闸枢纽安全运营的关键。为此,工程部门讨论结合泵闸上部结构特征,对闸站开展组合荷载下静力特征及地震响应分析。2.2建模研究根据扬州泵闸枢纽改建设计,从桩土一上部结构组合荷载作用下,考虑单孔闸室静、动力响应特征,图1(a)为采用有限元仿真平台建立的计算模型。该模型包括了
12、地基桩网部分、上部结构以及闸墩,桩网部分共有45根灌注桩,间距为1.5m,上部结构中闸室宽度为2.6 5m1.8m,根据结构材料类型,选择SOLID45、6 5单元网格进行有限元划分,具有三自由度方向变形特征,全模型共获得微单元网格56 36 8 个,节点数48 6 2 8 个。模型中XZ分别设定有古运河河道横向、运河水流方向以及结构自重方向,模型影响范围分别取上、下游30 m,深度取40 m。考虑桩土接触面特征,闸站底部桩土接触模型见图1(b)。(a)水闸计算模型图1结构三维计算模型陕西水利Shaanxi Water Resources为解决桩土接触面上耦合关系,引入粘弹性边界理论,图2 为
13、粘弹性边界条件示意19-10 人工边界结点X图2 粘弹性边界条件示意在仿真平台中对扬州闸计算模型地基边界设定为COMBIN14单元,指代特定粘弹性边界,图3即为地震动输人下的扬州泵闸有限元模型。计算模型中地基土体为砂砾土,其物理力学参数均按照室内土工试验结果取值。本文选取的地震波类型分别为南京波、Taft地震波以及人工合成拟合地震波,限于篇幅,本文仅给出前2 0 s加速度时程特征曲线,见图4。图3扬州泵闸计算模型0.40.40.20.20.00.00.2-0.2-0.4-0.405时间/(a)广州地震波0.40.20.00.2-0.40(c)人工合成地震波图4加速度时程特征仿真计算包括有静力特
14、征与动力响应两大部分,前者静力特征计算包括有三个研究工况,分别为无水工况(A方案,仅有结构自重)、闸前水位4.8 m(B方案)、闸前水位5.3m(C方案)工况;后者动力响应特征包括有自振特性与不同类(b)桩土接触模型型地震波下地震响应特征分析。No.11November,2023ZY010155时间s20100(b)Taft 地震波15205时间/5101520第11期2023 年11 月3闸站桩土上部结构组合荷载下静力特征3.1位移特征根据对闸站三个工况下静力特征计算,获得了闸室结构整体变形与各向变形特征,图5为闸站整体位移与Z向位移分布特征。分析可知,随着闸前水位逐步逼近洪水位,整体陕西水
15、利Shaanxi WaterResourcesNo.11November,20237-X向6oY向z向5*-整体位移43210变形最大值均有提升,且整体最大位移发生区域并未发生较A大改变。相比之下,Z向沉降位移高于X、Y向,在无水工况(c)各向最大位移变化特征下Z向沉降位移值达1.2 11mm,而X、Y向位移最大值较之图5各工况位移分布及变化特征分别减少了6 8.5%、8 1%;当闸前水位为4.8 m时,X、Y向3.2应力特征位移分别为0.7 mm、0.42 m m,与Z向位移相比,分别减少了同理,根据静力特征计算获得各工况下闸室结构主应力43.4%、6 9.1%;同样,在闸前水位5.3m下,
16、X、Y向最大位分布变化特征,见图6。由图中可知,随着闸前水位增大,闸移较之Z向下分别有差幅31.4%、6 4.8%。由此可知,闸前水室结构第一、第三主应力增大,闸前水位4.8 m、5.3m 下第位愈大,则X、Y向位移与Z向位移间差幅愈低,闸室结构一主应力最大值较无水工况下分别增大了8 0.4%、141.3%,而在第三主应力对比下,前两者与后者工况下差幅分别为位移特征各向异性缩小。61.8%、115.1%。无水工况中张拉应力的产生仅局限在闸门从Z向位移分布与变化可知,有水工况下Z向位移高于面板部分区域,最大值为0.0 2 MPa,但闸前水位增大至4.8 m后,无水工况,闸前水位5.3m下Z向最大
17、位移达2.42 mm。在考在该部分存在张拉区域有所扩大,拉应力可达0.0 3MPa。从虑桩土与上部结构组合荷载下,闸室桩端沉降较小,而桩顶最大拉应力的发展来看,闸前水位4.8 m、5.3m 下最大拉应土体沉降较大,桩身周围土体受剪应力集中效应影响,极易力分布在排架与闸墩接触面上,由于桩顶土与桩端不均匀沉出现桩间土不均匀沉降。结合闸站安全设计要求,不论是有降造成的局部弯矩,因而产生了张拉应力分布。分析表明,水工况下闸前水位5.3m或是无水工况,Z向沉降位移最大值控制闸前水位,有助于限制桩顶土、桩间土各向异性,进而均未超过50 mm,满足安全设计要求13。B研究工况平衡拉、压应力分布场,有效保护水
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 考虑 组合 荷载 影响 扬州 枢纽 动力 特征 研究
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。