大型渡槽結構半主動控制研究.pdf

1、渡槽結構是我國南水北調工程中的重要水工構筑物,對地震作用下的渡槽結構進行減震控制有重要的意義。本文對南水北調工程中廣泛使用的簡支梁式渡槽進行了半主動控制研究,選用新型智能材料磁流變阻尼器,圍繞著“半主動控制的方法、半主動控制裝置的布設位置、半主動控制裝置對于渡槽結構的適用性”這個研究主體,“碰撞效應、流固耦合效應”兩個影響因素展開系列研究,主要工作成果如下:
　　 1.對渡槽結構各個組成部分的結構特點、單元類型、模型建立及推導過

2、程進行了闡述,利用渡槽薄壁梁段單元建立渡槽動力有限元分析模型,提出了基于狀態(tài)空間的渡槽結構地震響應仿真,并在此基礎上采用實際算例與傳統(tǒng)基于運動方程的求解方法進行了比較。
　　 2.對渡糟結構的半主動控制進行了系統(tǒng)的研究,對如何確定渡槽結構在地震作用下的最優(yōu)控制力,如何選擇控制裝置在渡槽結構中的最優(yōu)安裝位置等問題進行了分析,并給出了相應結論。
　　 3.建立了考慮碰撞效應的渡槽地震響應模型,對渡槽縱向振動情況下相鄰槽身間的

3、相互碰撞進行動力反應分析,然后建立了同時考慮碰撞效應和半主動控制作用的渡槽計算模型,對碰撞現象進行控制,結果表明,半主動控制能夠有效的抑制碰撞效應。
　　 4.渡槽結構涉及水體與槽身的動力耦合問題,是一個多學科交叉的研究問題,在地震作用下,水體的形態(tài)變化將影響渡槽的動力響應。本文建立了渡槽流固耦合動力有限元模型,并進行了渡槽結構考慮流固耦合效應的減震半主動控制研究,結果表明,對于渡槽不同水位下的地震響應,半主動控制均能取得一定的

4、控制效果。
　　 5.對渡槽結構在不同地震波作用下、不用墩高的結構形式、不同的地震波輸入方向下的所有工況進行了計算,研究了相對應影響因素對渡槽半主動控制的影響,計算結果表明,半主動控制對于各種情況下的渡槽地震響應均有一定的控制效果,說明其對渡槽結構的適應性較好,此外,在工程應用中,還對墩高與減震率的關系進行了分析,研究結果可以為渡槽的抗震設計提供參考。
　　 主要創(chuàng)新點:
　　 1.現有渡槽減震多采用被動控制,針

5、對被動控制中存在的不足,將半主動控制理論引入到渡槽的地震減震控制中,并進行了分析論證；；
　　 2.將新型智能裝置磁流變阻尼器引入到了渡槽的半主動控制當中,并對其在實際工程中的安裝位置等一系列問題進行了研究；
　　 3.探討了不同墩高、不同地震波輸入對半主動控制減震率的關系,為渡槽抗震設計中墩高的設計提供參考；
　　 4.探討了渡槽縱向振動中相鄰梁間的碰撞效應,并利用半主動控制方法對碰撞效應進行了控制；