实验报告科技创新与应用TechnologyInnovationandApplication2023年9期渡槽结构考虑流固耦合的地震动力反应分析孔麟，同刚（西北电力设计院有限公司，西安710075）渡槽是调水工程中的重要构筑物，无论采用何种结构及支承形式，都具有顶部质量大的特点。渡槽的安全涉及民生，因此，地震时渡槽的安全性越来越受到关注。常规方法，即把水体当作附加质量作用于槽壁结构，与槽体一起进行分析。该方法具有一定的局限性，忽略水体的晃动。本文针对某工程的大型渡槽考虑水体晃动，采用有限元程序进行分析，求解由液面边界的Navier-Stokes方程，用数值方法计算流固耦合，分析渡槽在地震荷载作用下流体和固体之间的相互影响。1工程背景及有限元模型本文以某调水工程的渡槽为背景，选取一段典型渡槽结构进行分析，渡槽长ls=50m；渡槽高hs=15.35m，端跨、跨中截面如图1所示，渡槽的有限元模型如图2所示。2模型参数和地震参数选取及输入2.1模型参数渡槽槽体、柱墩的材料参数见表1，水体密度为1000kg/m3，粘性系数为1.435×10-3Pa·s。2.2地震参数选取和地震荷载输入本文选择适合二类场地类别的ElCentro和Taft波人工合成位移波如图3、4所示，地震波顺槽体输入，波速分别为：无穷大（一致输入）、50、100、200、300、400m/s；槽内水深分别为：0、3.5、3.75、4、4.25、4.5m进行分析。3地震响应分析3.1关键点的选取本文选取渡槽的端跨和跨中截面，计算相关位置的最大位移来分析结构的地震响应。在ElCentro和Taft位移波荷载下，通过计算，相关位置的绝对最大位移见表2~5。摘要：渡槽这种重要的输水结构，顶部质量大。地震作用下，水体采用附加质量法计算，不能反映水体与结构的相互作用。该文采用有限元模拟水体及结构，地震波采取一致和多点输入，考虑渡槽内水体的大幅晃动，计算结果表明，结构与流体之间的相互作用就会使结构产生类似于TLD（调谐液体阻尼器）的效应，消减地震作用，减少结构的最大位移。因此，渡槽地震反应分析时，槽内水体的耦合作用是不可以忽视的。关键词：渡槽；流固耦合；多点地震输入；大幅晃动；有限元分析中图分类号：TV312文献标志码：A文章编号：2095-2945（2023）09-0045-04Abstract:Aqueduct,asakindofwatertransportstructures,hasamassivetop.Undertheactionofearthquake,thewaterbodyiscalculatedbytheadditionalmassmethod,whichcannotreflecttheinteractionbetweenwaterbodyandstructure.Inthispaper,thefiniteelementmethodisused...
