大型升船機(jī)塔柱結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型試驗(yàn)研究.pdf

1、鑒于齒輪齒條式升船機(jī)過(guò)壩速度快、運(yùn)行安全可靠，已在我國(guó)的大型水利水電工程中得到廣泛應(yīng)用。但是齒輪齒條式升船機(jī)是近年來(lái)采用的結(jié)構(gòu)型式，其抗震研究基礎(chǔ)薄弱，現(xiàn)行抗震規(guī)范中均沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)該結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的條文，因此急需進(jìn)行抗震研究。本文對(duì)地震設(shè)防烈度達(dá)8度的向家壩升船機(jī)采用大型振動(dòng)臺(tái)模型破壞試驗(yàn)及靜力、動(dòng)力彈塑性分析等手段深入研究了該結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性、動(dòng)力響應(yīng)、罕遇地震下抗倒塌性能和地震抗傾覆穩(wěn)定性等關(guān)鍵科學(xué)和工程技術(shù)問(wèn)題。其摘要如下:
　

2、　 (1)針對(duì)重力失真和應(yīng)變失真兩套相似比尺的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)和理論分析提出更適合大型升船機(jī)塔柱結(jié)構(gòu)“薄壁高聳、強(qiáng)柱弱梁”特點(diǎn)的動(dòng)力相似比尺，即重力失真相似比尺較好，對(duì)簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)而言試驗(yàn)結(jié)果偏于安全，對(duì)頂部聯(lián)系梁其試驗(yàn)結(jié)果更加合理。本文研究將重力失真相似比尺應(yīng)用于升船機(jī)塔柱結(jié)構(gòu)動(dòng)力模型試驗(yàn)。
　　 (2)對(duì)向家壩升船機(jī)塔柱結(jié)構(gòu)（包括塔柱、船廂以及平衡重系統(tǒng)等），進(jìn)行1/25縮尺的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，并考慮了位于船箱與塔柱之

3、間的縱向?qū)驒C(jī)構(gòu)應(yīng)用阻尼器以減少耦合力的試驗(yàn)方案。試驗(yàn)結(jié)果表明:塔柱頂部聯(lián)系橫梁剛度偏弱，在地震作用下，頂部橫梁容易產(chǎn)生裂縫。塔柱結(jié)構(gòu)整體抗震性能良好，滿(mǎn)足小震不壞、中震可修和大震不倒的抗震性能目標(biāo);阻尼器的安裝，對(duì)耦合力的降低十分有效，縱向總耦合力最大值減少約15％～22％;
　　 (3)采用靜力彈塑性及動(dòng)力彈塑性分析方法，研究了大型升船機(jī)塔柱結(jié)構(gòu)的薄弱部位和可能的破壞模式，并與振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，規(guī)律一致。研究結(jié)果

4、進(jìn)一步表明該升船機(jī)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)合理，具有多道抗震防線，有較好抗超設(shè)計(jì)地震的能力。
　　 (4)基于MATLAB7.0程序，編制了搖擺反應(yīng)控制方程的數(shù)值求解程序，并驗(yàn)證了其可靠性。利用該程序?qū)Υ笮蜕瑱C(jī)塔柱簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗傾覆能力研究。研究表明:地震波的特性、高寬比、結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)結(jié)構(gòu)抗傾覆能力有很大影響。應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注升船機(jī)塔柱結(jié)構(gòu)底部拉應(yīng)力集中區(qū)，以防止過(guò)大拉應(yīng)力引起底部脫開(kāi)而搖擺失穩(wěn)。
　　 (5)針對(duì)目前振動(dòng)臺(tái)模型設(shè)計(jì)中，