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第25卷第 3期水 利 水 电 科 技 进 展年 6 月2005Advances in Science and Technology of Water2005 J un考虑槽身与槽内水体流固锅合的渡槽地震反应计算王 博’ ， 陈 淮’ ， 徐 伟’ ， 彭基辉2(1.郑州大学环境与水利学院， 河南 郑州 450002; 2.上海市水务局， 上海 200040)摘要:基于考虑槽身与槽内水体流固 锅合的渡槽薄壁梁段单元的动力分析模型， 计算了南水}b调中线工程某渡槽结构的地震反应.计算结果表明， 随着水位的上升， 渡槽结构地震反应增大;考虑槽身与槽内水体流固 辐合时， 渡槽结构的横向地震反应、 伸缩缝相对折角小于不考虑流固藕合的情况，而槽身横截面绕轴线转角却大于不考虑流固藕合的情况， 说明槽身与水体的相互辐合对渡槽结构地震反应影响显著.因此， 在对渡槽结构进行地震反应计算时， 应采用能考虑相应水位的渡槽流固藕合动力分析模型， 并计算渡槽在不同地震波激振下的地震反应才能综合反映渡槽结构在地震作用下的实际情况.关键词:渡槽;流固 藕合;地震反应;时程分析中图分类号:TV312文献标识码:A文章编号:1006-7647(2005)03-0005-03Seism ic response analysis of aqueducts with considerat i o n of f l uid-sol id coupling//WANG Bo'， CHEN Huai' ， XU Weil，PENG Ji-hu i2 (1.Scho ol o f En viro n m en t an d W ate r Co n se rv an cy， Zh e n gzh o u U n iv.， Zh e n gzh ou 450002, Ch in a;2. Sh an gh ai W ate rAu tho rity， Sh an gh ai 200040, China)Abstract: Based o n the shel l -beam elem ent dynam ic m o del fo r aqu educts w ith co nsideratio n o f the f l uid-so lid co upling, theseismic response of an aqueduct str ucture in the South-to - Nor t h Water Transfer Middle Line Pro ject was calculated. The resultsindicate that seism ic respo nse o f the aqueduct stru cture gr ow s with the rise o f w ater level,and that the transverse seism ic respo nseand the r elative ro tatio n o f expansion jo ints decr ease, but the r otation angle o f the aqueduct section around the longitudinal axisincr eases when the f l uid-solid co upling is taken in to acco un t. Ther efo re, the f l uid-so l i d co upling is o f great inf l uences on theseism ic respo nse o f the aqu educt str uctu re. As a result, it is pr opo sed that the f l uid-so l i d co upl i ng dynam ic m odel w ith dif fer entw ater levels considered sho uld b e used in the calculation o f the seism ic r esp o nse, and that the seism ic r espon se o f aqueducts underdif ferent shock waves should be calculated for com prehensive ref l ection of the behavior of aqueducts in actual earthquakes.Key words: aqueduct; f l uid-so l i d coup l i ng; seism ic response; tim e-histo r y analysis 为调节我国水资源南北分布不平衡， 缓解北方地区水资源紧张压力， 我国决定兴建南水北调工程， 这是关系到我国整体生态形势和经济形势的重大工程之一， 现东、 中线工程已经开工建设.南水北调工程计划建造多座渡槽， 这些渡槽的抗震安全性是关系到南水北调工程能否正常运营的关键点之一〔 ’〕 .目 前对渡槽结构抗震性能的研究开展较少， 而且大多都集中在渡 槽结构动 态特 性分析方面[ [2 -6 1， 对渡槽整体的 结构地 震反 应计 算研 究较少〔 7-1 1 1. 现有 研究中， 基 本上采用将渡槽槽内水体质量固结于渡槽槽身而不考虑渡槽槽身与槽内水体的流固祸合作用， 有些研究即使考虑了流固藕合作用， 所采用的渡槽动力分析模型也过于简化.本文在综合考虑渡槽薄壁结构的弯扭藕合等特性的基础上， 根据文献【 1 2,13]所建立的渡槽结构考虑流固藕合的动力分析模型， 采用时程分析方法计算了南水北调中线工程某渡槽在不同地震波作用下的地震反应， 计算结果对该渡槽结构的抗震计算和设计有较好的参考价值.1 渡槽抗震计算模型 渡槽结构空间动力计算采用薄壁梁段有限元法， 其基本思想是将渡槽沿跨长划分为若干薄壁梁段单元， 每个梁段单元有2个结点， 每个结点有8个自 由 度:ui, ui, , V i, vi, , w i, }i, c pi, , ur i.单元结点的横向、 竖向、 纵向、 扭转位移列阵及水体等效质量横向位 移列阵分别为, e = [ u ; [。 ‘ ， ‘’v i v j']T, we = [W i 哟 ]'r， u , , u j u j, ] T, ve二I e,=基金项目:河南省高校杰出科研人才创新工程资助项目(2003KYCX011);河南省科技攻关资助项目(0496470008)作者简介:王博(1 956一)， 男， 河南商丘人， 教授， 博士， 从事水工结构抗震研究.水 利水电 科 技 进 展， 1 20 5,2 5(3) Te l:0 2 5-8 3 7 8 63 3 5 E-m ail:jz@h h u. e d u. c n h tt p://kkb. h h u. e d u. cn’ 5 ’