隨著一批百米級大壩依次建設,與之相對應的引水輸水建筑物-進水塔群的建設高度也隨之增加,而西部地區(qū)的地震烈度高且強震頻發(fā),在水利工程選址時是難以避讓的,這就為進水塔群的抗震安全帶來了極大的挑戰(zhàn)。目前在對高聳進水塔群進行動力響應分析時邊界條件通�？紤]為固定邊界,地震波的入射方式假定為垂直入射,但淺震源地震波傳播至地表時的入射方向是不定的,結構產生的地震響應也隨地震波的入射方向的變化而變化,因此假定垂直入射的地震波入射方式、固定邊界條件與實際情況不完全相符,其帶來的誤差也是不可忽略的。為研究地震波斜入射對高聳進水塔群的動力響應影響,本文通過有限元軟件建立高聳進水塔群模型,引入粘彈性人工邊界及地震波以不同角度入射的地震輸入法,分析不同入射角度的地震波對高聳進水塔群動力響應影響規(guī)律,具體研究內容與結果如下:（1）采用等效邊界力法來實現(xiàn)粘彈性人工邊界上的波動輸入,實現(xiàn)SV波斜入射�；赟V波二維和三維斜入射時人工邊界上各結點的等效荷載計算方法,編制sv波作用下等效結點荷載計算程序,建立相應的數(shù)值算例模型,計算結果表明該計算程序與方法具有較高的精度。建立高聳進水塔群有限元模型,計算分析了 sv波以不... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術路線圖

2地震波斜入射的實現(xiàn)11法分成兩步對剛度矩陣和質量矩陣進行空間解耦[49]。圖2-1局部單元組合二維示意圖Fig.2-1Two-dimensionaldiagramoflocalelementcombination對于與結點l有關聯(lián)的單元，通過公式（2-14）可得：lnnilinjnjlinnjmukuf(2-18)質量系數(shù)和剛度系數(shù)分別為：nelhpemm(2-19)elinjhipjekk(2-20)結點總數(shù)l方向i的等效外力為：elihieff(2-21)隨后假定結點的加速度為定值，也即niliuu，那么（2-18）可變成：llilinjnjlinjmukuf(2-22)在此基礎上引入阻尼系數(shù)linjc，但是在實際中，想要精確的求解阻尼矩陣具有一定難度，因此可考慮簡化為Rayleigh表示，因此上述公式可轉換成存在阻尼的集中質量動力顯示有限元方程：llilinjnjlinjnjlinjnjmucukuf(2-23)邊界結點l的運動方程也可寫成：llilinjnjlinjnjlillinjnjmucukufA(2-24)其結點的應力表達式為：lililililitKutCut(2-25)式中：l和i——邊界結點號和坐標軸方向；,liliCK——l結點在i方向上的阻尼系數(shù)和彈簧剛度系數(shù)，

西安理工大學碩士學位論文12綜合（2-24）和（2-25）可得出粘彈性人工邊界l結點的運動方程可變?yōu)椋簂linjlinjlnljllinjlinjlnljllilinjnjmuucACukAKf(2-26)2.1.2粘彈性人工邊界的有限元實現(xiàn)由公式(2-25)可以看出可通過在人工邊界結點上施加并聯(lián)的粘滯阻尼和線性彈簧結構來實現(xiàn)三維粘彈性人工邊界，示意圖見圖2-2。圖2-2彈簧阻尼元件示意圖Fig.2-2Schematicdiagramofspringdampingelement由公式(2-26)可知，動力有限元方程與粘彈性人工邊界結合求解僅僅把原系統(tǒng)總阻尼和總剛度矩陣中人工邊界結點相應的對角線系數(shù)相加，由于其邊界條件并未獨立形成，故其穩(wěn)定性的問題無需考慮。由于其計算穩(wěn)定性較為良好，并且只需要將彈簧-阻尼單元施加于粘彈性人工邊界結點的各個平動自由度方向上，因此粘彈性人工邊界在有限元軟件中使用非常簡便。2.1.3粘彈性人工邊界的參數(shù)設定粘彈性人工邊界上的阻尼系數(shù)及彈簧剛度系數(shù)可依據(jù)參考文獻[50]取值：切向邊界：BTTlGKAR，BTslCcA（2-27）法向邊界：BNNlGKAR，BNplCcA（2-28）式中：BTK與BNK——彈簧切向和法向的剛度系數(shù)；N和T——法向和切向的修正系數(shù)；G——介質剪切模量；R——波源到邊界結點的距離；lA——圖1所示的結點l的影響面積；pc和sc——P波、SV波的波速；為介質密度。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]P波作用下跨斷層隧道軸線地震響應分析[J]. 趙密,歐陽文龍,黃景琦,杜修力,趙旭.  巖土力學. 2019(09)
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[5]基于ABAQUS無限元的靜-動力統(tǒng)一人工邊界研究[J]. 王飛,宋志強,劉昱杰,王建.  水資源與水工程學報. 2018(06)
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[7]平面SV波斜入射下重力壩動力響應分析[J]. 孫奔博,胡良明,李仟.  水利水電技術. 2018(08)
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博士論文
[1]海底地震動特性及跨海橋梁地震反應分析[D]. 陳寶魁.大連理工大學 2016
[2]強震作用下高聳進水塔損傷破壞機理分析[D]. 鄭曉東.西安理工大學 2016

碩士論文
[1]基于振型分解反應譜法的水電站進水口攔污柵墩結構抗震特性研究[D]. 李子民.西安理工大學 2019
[2]高拱壩表孔弧門支承結構靜動力特性研究[D]. 王博.西安理工大學 2019
[3]高聳進水塔結構抗震分析及塔群動力響應研究[D]. 張岳.西安理工大學 2019
[4]考慮地形效應與地震波斜入射的高墩連續(xù)剛構橋動力響應研究[D]. 夏梅凱.江西理工大學 2018
[5]斜入射地震波作用下綜合管廊的動力響應[D]. 屈健.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[6]地震波斜入射下拱壩地震響應分析[D]. 余琳君.昆明理工大學 2017
[7]地震波斜入射條件下核安全殼的地震響應分析[D]. 孫建超.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[8]地震波斜入射作用下埋地彎管的動力響應[D]. 張浩.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[9]白鶴灘進水塔抗震數(shù)值分析及穩(wěn)定性復核[D]. 張劍雯.大連理工大學 2015
[10]進水塔抗震數(shù)值計算及配筋設計[D]. 鄭宏鴻.大連理工大學 2015



本文編號：3244952