動水作用下大型渡槽結構有限條法地震反應分析

李起叢,王云峰,黃玉紅

(1.廣西南寧桂瀾水電設計有限公司,廣西南寧530001;2.廣西南寧水利電力設計院,廣西南寧530001;3.廣西南寧良慶區農林水利局,廣西南寧530219)

0 引 言

渡槽結構是南水北調水利工程中重要的交叉建筑物,其在地震等自然環境災害下的安全性能好壞直接影響整個工程的正常運行。渡槽槽身屬于開口薄壁結構、支架為桿系結構,兩者之間用彈性元件橡膠支座相聯結;其上部水體的質量往往大于槽身本身的質量,這對于渡槽的防震極為不利。為確保渡槽抗震設計的正確性,需要建立合適的動力分析模型?，F有研究中,文獻[1-2]建立了考慮渡槽槽身彎扭耦合特性的渡槽空間動力分析模型,并對某大型渡槽結構進行了地震響應分析;文獻[3]在此基礎上建立了渡槽結構考慮流固耦合的動力分析模型。鑒于渡槽槽身結構符合有限條法應用范圍,本文在已有的有限條法研究渡槽結構動力特性[4-5]的基礎上,采用附加質量法對考慮動水作用的渡槽動力特性,并基于該動力分析模型計算渡槽結構的地震時程響應。

1 考慮動水作用的渡槽結構有限條法分析模型

1.1 單元條的剛度和質量矩陣

1.1.1 位移函數

渡槽槽身由底板、側板、翼緣板組成。由于矩形渡槽槽身橫截面沿跨長方向結構形狀規則并且無變化,可以把它看成折板結構。沿跨長方向把渡槽槽身劃分成若干矩形單元有限條,任一矩形單元有限條承受彎曲的和平面的兩種變形,如圖1?！?br>