摘要
近年来，随着我国水利事业的大力发展，渡槽结构得到了广泛的使用，其结构跨度越来越大，在跨越山区河谷地区发挥了重要的作用。正在修建的黔中水利枢纽一期工程中，徐家湾渡槽采用高墩大跨连续刚构结构型式，在国内外同类工程中形式新颖，技术指标位居世界前列，槽身采用上下双室叠箱变截面形式，受力复杂。目前高墩大跨度连续刚构渡槽抗震设计主要还是参照桥梁抗震规范进行，因此，有必要对高墩大跨连续刚构渡槽地震响应进行分析研究，以此来指导渡槽的抗震设计，保障大型渡槽的结构安全与运营安全。 本文以黔中水利枢纽徐家湾连续刚构渡槽为研究对象，进行了高墩大跨度连续刚构叠箱渡槽的静动力分析，主要研究内容和成果如下： （1）借鉴国内外先进的结构模拟计算方法，研究了高墩大跨度连续刚构叠箱渡槽结构分析时单元选择、边界条件处理、网格尺寸控制、水体模拟方式等问题，建立了徐家湾渡槽数值计算模型；并结合渡槽的充水试验结果，将静力分析得到的槽身整体位移计算值与实测值作对比，验证所建立计算模型的合理性和准确性。 （2）对渡槽进行了动力特性分析，获取渡槽振动频率、振型及累计振型参与质量系数等资料。分析发现渡槽结构振型以横槽向振型为主，说明横槽向较纵向和竖向的刚度小。因此在地震作用下，横槽向的刚度和强度将对渡槽的抗震能力和承载能力起决定作用。 （3）基于任意拉格朗日欧拉法理论考虑流固耦合作用，研究了单墩局部渡槽的地震响应，对流体引起结构响应时程的变化进行了模拟分析。渡槽结构的响应峰值随槽身增高而增大，随渡槽槽内水深的增加而减小，水体晃动对于单墩局部渡槽结构的位移和速度响应具有一定的减震作用。 （4）在单墩局部渡槽流固耦合响应时程分析的基础上，对四跨连续渡槽结构进行考虑流固耦合下的地震分析。在不同地震波激励下，连续刚构渡槽不同位置的响应随水深增加的变化规律不尽相同，不能以单墩局部渡槽的研究结果推断流固耦合对整体渡槽响应的影响，且研究不同地震波对流固耦合的影响很有必要；对对称不等高墩连续刚构渡槽而言，在刚度相对薄弱的墩截面处，流体的存在对结构有利，在刚度相对强的墩截面处，可能存在一个水深Hw的临界数值，当Hw大于临界数值时，流体与固体的相互作用会降低渡槽的地震响应。 通过以上分析，得到渡槽整体的最不利荷载工况、最大位移及位置、结构薄弱环节及其支撑处最大主应力、最大剪应力，为工程设计和建造提供了技术依据和参考。
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