大型升船機塔柱結(jié)構(gòu)動力模型試驗研究.pdf

1、鑒于齒輪齒條式升船機過壩速度快、運行安全可靠，已在我國的大型水利水電工程中得到廣泛應用。但是齒輪齒條式升船機是近年來采用的結(jié)構(gòu)型式，其抗震研究基礎(chǔ)薄弱，現(xiàn)行抗震規(guī)范中均沒有專門針對該結(jié)構(gòu)抗震設計的條文，因此急需進行抗震研究。本文對地震設防烈度達8度的向家壩升船機采用大型振動臺模型破壞試驗及靜力、動力彈塑性分析等手段深入研究了該結(jié)構(gòu)的動力特性、動力響應、罕遇地震下抗倒塌性能和地震抗傾覆穩(wěn)定性等關(guān)鍵科學和工程技術(shù)問題。其摘要如下:
　

2、　 (1)針對重力失真和應變失真兩套相似比尺的優(yōu)缺點，通過振動臺模型試驗和理論分析提出更適合大型升船機塔柱結(jié)構(gòu)“薄壁高聳、強柱弱梁”特點的動力相似比尺，即重力失真相似比尺較好，對簡體結(jié)構(gòu)而言試驗結(jié)果偏于安全，對頂部聯(lián)系梁其試驗結(jié)果更加合理。本文研究將重力失真相似比尺應用于升船機塔柱結(jié)構(gòu)動力模型試驗。
　　 (2)對向家壩升船機塔柱結(jié)構(gòu)（包括塔柱、船廂以及平衡重系統(tǒng)等），進行1/25縮尺的振動臺模型試驗，并考慮了位于船箱與塔柱之

3、間的縱向?qū)驒C構(gòu)應用阻尼器以減少耦合力的試驗方案。試驗結(jié)果表明:塔柱頂部聯(lián)系橫梁剛度偏弱，在地震作用下，頂部橫梁容易產(chǎn)生裂縫。塔柱結(jié)構(gòu)整體抗震性能良好，滿足小震不壞、中震可修和大震不倒的抗震性能目標;阻尼器的安裝，對耦合力的降低十分有效，縱向總耦合力最大值減少約15％～22％;
　　 (3)采用靜力彈塑性及動力彈塑性分析方法，研究了大型升船機塔柱結(jié)構(gòu)的薄弱部位和可能的破壞模式，并與振動臺模型試驗結(jié)果進行了對比，規(guī)律一致。研究結(jié)果

4、進一步表明該升船機結(jié)構(gòu)抗震設計合理，具有多道抗震防線，有較好抗超設計地震的能力。
　　 (4)基于MATLAB7.0程序，編制了搖擺反應控制方程的數(shù)值求解程序，并驗證了其可靠性。利用該程序?qū)Υ笮蜕瑱C塔柱簡化結(jié)構(gòu)進行了抗傾覆能力研究。研究表明:地震波的特性、高寬比、結(jié)構(gòu)尺寸對結(jié)構(gòu)抗傾覆能力有很大影響。應重點關(guān)注升船機塔柱結(jié)構(gòu)底部拉應力集中區(qū)，以防止過大拉應力引起底部脫開而搖擺失穩(wěn)。
　　 (5)針對目前振動臺模型設計中，