考虑流固耦合作用的大型双槽渡槽结构地震响应分析.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterAnalysisofSeismicResponseofLarge-ScaleDualChamberAqueductwithfluid—-structureCouplingByYinchuFanSupervisor：Prof．JianguoXuRoadandRailwayEngineeringSchoolofWaterConservancy&EnvironmentMarch2010本人郑重声明：所成交的学位论文，是本人在导师的

2、指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明的引用内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他

3、复制手段保存论文和汇编学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月日摘要南水北调工程是国家近年来兴建的大型水利工程，其目的是为了缓解我国西北华北地区的水资源贫乏。其中，渡槽是南水北调跨河流、道路等的架空输水构筑物，对整个工程有重要意义。在南水北调工程共有三条线路，其中在中线总干渠中，有数十座大型渡槽输水构筑物，且其中大多位于7度以上地震烈度地区。确保大型渡槽在地震作用下的抗震安全性，对整个中线工程的安全和经济运行有重要意义

4、。本论文对大型渡槽结构在地震作用下的反应进行了研究，主要完成了以下工作：1．建立有限元分析程序本文在考虑渡槽与槽内水体的相互作用下，利用弹性动力学和流体动力学进行了理论推导，在此基础上编制了动力分析有限元程序，用于分析考虑流固耦合作用时的渡槽结构动力特性问题。2．专用梁段单元本文推导出了专门计算考虑流固耦合的双槽渡槽梁段单元，该单元综合考虑了渡槽横向弯扭耦合振动、约束扭转变形等渡槽槽身薄壁结构的特征，用于分析大型双槽渡槽结构的动力分析。3．实体的剖分和单元网格绘制在AutoCAD中可以很方便的进行平面和空间实体建模，利用此CAD空间，通

5、过VBA进行二次开发，制作网格剖分程序和三维单元绘制程序，用于后处理观察。本文利用此特性进行了单元剖分和网格绘制。4．有限元分析程序的校核为了校验计算程序的可靠性，采用了三个校核算例：悬臂梁，圆管和开口箱梁，对程序的计算可靠性和结果精度进行了校核。5．大型双槽渡槽动力特性分析分6种工况对南水北调中线主干渠某大型双槽渡槽结构的动力特性进行了动力建模，并在此基础上进行理论分析。研究了流固耦合作用对渡槽结构模态和地震响应的影响。在得到结构位移的基础上分析了结构的动应力大小，对结构安全性进行判断。关键词：渡槽；流固耦合；有限元；动力建模；动应力

6、Itisimportanttoensurethatthesafetyofthewholestructureunderearthquake，andtheresulthasgreatsignificanceforengineeringsafetyandeconomicsatiability．Inthisdissertation,theseismicanalysisforlarge-scaleaqueductWasstudied，andmainlyincludesseveralstudiesbelow．1．Afmiteelementanaly

7、sisprogramInthisdissertation，considerthefluid—structureinteraction，usingelastictheoryandfuiddynamicstheorytothetheoreticalanalysis．Onthisbasis，thedynamicfiniteelementprogram，whichwasusedfortheanalysisoftheaqueductdynamiccharacteristicsundertheconsideringoffluid—structure

8、interaction，Waswritten．2．DedicatedbeamelementDedicatedbeamelementwasderivedspecificallyconsidertheFSIon