188宝金博页面版

第 41 卷第 3 期2013 年 5 月DOI:10. 3876/ j. issn. 1000 1980. 2013. 03. 005河 海 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )Journal of Hohai University(Natural Sciences)Vol. 41 No. 3May 2013摇 摇 收稿日期: 2013 01 14基金项目: 国家自然科学基金(51279052)作者简介: 丁晓唐(1961—),女,江苏南京人,副教授,主要从事工程结构抗震与振动控制研究。 E鄄mail:xtding2000@ sina. com渡槽地震动水压力及表达式数值研究丁晓唐1,孙摇 健1,王摇 军2(1. 河海大学土木与交通学院,江苏 南京摇 210098; 2. 江苏凯联建筑设计有限公司,江苏 常州摇 213000)摘要: 基于流固耦合动力分析理论,采用数值模拟方法,对输入波形式、上部结构槽数及下部排架高度等若干渡槽设计因素进行数值计算分析,研究地震激励下渡槽动水压力特性。 结果表明:单、多槽侧壁动水压力分布规律基本相同,多槽中壁动水压力数值约为侧壁的 2 倍。 传统渡槽抗震计算采用 Westergaard 动水压力修正解析解,但其仅考虑单槽槽身结构,而数值计算结果表明排架高度对渡槽动水压力影响较大;基于常用排架渡槽有限元模型数值计算,拟合出包含下部排架高度参数的动水压力公式,可供渡槽抗震设计参考。关键词: 动水压力;渡槽;数值研究;动水压力公式拟合中图分类号:TV68摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 文章编号:1000 1980(2013)03 0218 04Numerical investigation of hydrodynamic pressure onaqueduct and its expression under earthquake loadsDING Xiaotang1, SUN Jian1, WANG Jun2(1. College of Civil and Transportation Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China;2. Jiangsu Kailian Architectural Design Co. , Ltd. , Changzhou 213000, China)Abstract: Based on the fluid鄄structure interaction theory, a systematic study of the characteristics of hydrodynamicpressure acting on aqueducts under earthquake loads was conducted using the numerical simulation method andconsidering design factors such as the input waveforms, the number of grooves in the upper structure, and theheight of the lower framework. The results show that the hydrodynamic pressure on the sidewalls of a single grooveand sidewalls of multiple grooves is basically the same. The hydrodynamic pressure on the middle wall of themultiple grooves is about twice that on the sidewall. The traditional seismic calculation of aqueducts uses theWestergaard hydrodynamic pressure to modify the analytical solution, but it only takes the single鄄groove bodystructure into account, and the numerical results show that the height of the framework has significant influence onthe hydrodynamic pressure on the aqueduct. Based on the numerical calculation of the commonly used finiteelement model for framework鄄supported aqueducts, a hydrodynamic pressure formula considering the height of thelower framework was obtained, which can provide a reference for seismic design of aqueducts.Key words: hydrodynamic pressure; aqueduct; numerical investigation; hydrodynamic pressure formula fitting渡槽是我国南水北调工程的重要输水建筑物,槽内水体重力巨大甚至超过结构自重,强震时水体与槽身结构之间发生动力耦合作用[1鄄2],会产生很大的动水压力[3鄄4]而改变渡槽结构的动力特性及地震响应。 合理确定动水压力作用,是渡槽结构抗震设计和研究的重要内容。水工建筑物抗震设计规范[5]采用 Westergaard 解析式计算输(挡)水建筑在地震作用下的动水压力。Westergaard 解析式求解单面挡水结构与半无限水域耦合作用产生的动水压力,主要应用于坝工设计。 在Westergaard 解析式的基础上,许多学者对库水压缩性、竖向地震作用、库底淤积泥沙层、地基等对坝体动水压力的影响进行研究[6鄄8]。 文献[9]根据渡槽的宽高比对 Westergaard 解析式进行了修正,但没有考虑上部结