大型渡槽靜動(dòng)力分析若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、水資源的短缺以及水資源的不均衡分布已經(jīng)成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，如何合理調(diào)度我國(guó)的水資源分布、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是擺在目前一個(gè)急需解決的問題。在遠(yuǎn)距離輸水工程中，使用最多的水工建筑物就是渠道和輸水式建筑物。渡槽作為重要的輸水建筑物，其重要性不言而喻。隨著我國(guó)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的大力投入、農(nóng)村供水、農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水事業(yè)的發(fā)展以及南水北調(diào)工程的啟動(dòng)，渡槽已成為了這些生命線工程的重要組成部分。本文對(duì)大型渡槽靜動(dòng)力分析中的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了較為

2、深入的研究和討論，得出了一些有意義的結(jié)論。其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 1．針對(duì)常規(guī)等參單元無法正確反映渡槽槽身薄壁結(jié)構(gòu)彎曲變形及應(yīng)力的缺陷，引入安得費(fèi)格三維非協(xié)調(diào)強(qiáng)化假定應(yīng)變等參單元，以求解槽身應(yīng)力變形。探討(EAS)單元應(yīng)變模式的合理項(xiàng)數(shù)，研究求解結(jié)構(gòu)相應(yīng)截面內(nèi)力的方程，建立以有限元求解復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力的簡(jiǎn)便方法。 2．基于桿件系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)或地基共同受力的FEM分析方法，研究建立桿件單元轉(zhuǎn)角分量與空間等參單元剪應(yīng)變之間

3、的協(xié)調(diào)方程，以解決桿件單元與實(shí)體單元在有限元分析中遇到的不協(xié)調(diào)問題。為此類結(jié)構(gòu)受力分析提供一種簡(jiǎn)便高效的方法。 3．以東深供水工程大型U型薄殼渡槽為研究對(duì)象，開展現(xiàn)場(chǎng)1：1生產(chǎn)性模型試驗(yàn)研究。籍此優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)計(jì)施工工藝。同時(shí)采用三維有限元方法進(jìn)行數(shù)值分析，并將三維有限元計(jì)算的成果與試驗(yàn)成果進(jìn)行對(duì)比分析。 4．以Level-Set方法為基礎(chǔ)，研究渡槽水體晃動(dòng)自由面的捕捉方法。取與容器固結(jié)的坐標(biāo)系，將外激勵(lì)視為質(zhì)量力，以時(shí)間

4、和空間上均具有二階精度的兩步Taylor-Galerkin分步有限元方法研究流體三維非線性大幅晃動(dòng)問題。以模型渡槽為例，在水體與渡槽的交界面上尋求恰當(dāng)?shù)鸟詈蠗l件，研究建立考慮水體大幅晃動(dòng)的大型渡槽與水體動(dòng)力相互作用的數(shù)值模擬方法，并研究比較不同動(dòng)力響應(yīng)算法的差異。 5、在論述預(yù)應(yīng)力技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析討論了預(yù)應(yīng)力損失的原因和現(xiàn)有的主要計(jì)算方法，分析了后張有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力作用機(jī)理及仿真模擬方法，討論了鋼筋與混凝土聯(lián)合作用分析方法，重點(diǎn)