[发明专利]一种地震作用下高耸升船机塔柱结构动态分布系数分析方法

说明书

本发明公开了一种地震作用下高耸升船机塔柱结构动态分布系数分析方法，根据已建立或已规划升船机塔柱结构特点，建立了11个不同高度的升船机塔柱结构二维有限元模型，基于粘弹性人工边界条件，分别对其进行了时程法动力计算，根据计算结果汇总了不同高度升船机塔柱结构模型中的塔柱动态分布系数，拟定了升船机塔柱结构加速度动态系数建议曲线，并通过工程实例验证了拟定的建议曲线具有较大的安全裕度。本发明针对目前存在的升船机塔柱结构动态分布系数问题，给出了升船机塔柱结构动态分布系数建议曲线，对规范进行了完善。

技术领域：

本发明涉及一种地震作用下高耸升船机塔柱结构动态分布系数分析方法，属于塔柱结构抗震分析技术领域。

背景技术：

升船机具有消耗水少、投资省、造价低、过船速度快等优点，随着闸坝高度的增加，上述优点愈显突出，尤其是近十年来科学技术的发展，高坝通航的需要，使升船机建设进入了一个新的阶段。随着我国高水头水利枢纽的建设和内河水运的发展，大升程垂直升船机越来越受到人们的关注，，升船机的设计和研究工作日愈显得重要。

目前国内外尚无专门的升船机结构设计规程、规范，《水工建筑物抗震设计规范(GB5073-2000)》、《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》、欧洲规范，以及《船厂卷扬式垂直升船机设计规范》，都没有对升船机塔柱结构抗震设计进行描述，升船机塔柱和进水塔塔体有一定的相似之处，目前大部分学者采用规范中规定的进水塔塔体质点动态分布系数来代替升船机塔柱结构质点动态分布系数，进行升船机塔柱结构的拟静力计算，但这样的做法存在一定的缺陷。

综上所述，对于升船机塔柱结构地震作用下动态分布系数目前上没有规程规范可作为设计依据，有必要对其进行完善。

发明内容

发明目的：针对目前存在的升船机塔柱结构动态分布系数问题，本发明提供一种地震作用下高耸升船机塔柱结构动态分布系数分析方法，给出了升船机塔柱结构动态分布系数建议曲线，对规范进行了完善。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出一种地震作用下高耸升船机塔柱结构动态分布系数分析方法，根据已建立或已规划升船机塔柱结构特点，建立了11个不同高度的升船机塔柱结构二维有限元模型，基于粘弹性人工边界条件，分别对其进行了时程法动力计算，根据计算结果汇总了不同高度升船机塔柱结构模型中的塔柱动态分布系数，拟定了升船机塔柱结构加速度动态系数建议曲线，并通过工程实例验证了拟定的建议曲线具有较大的安全裕度，具体包括如下步骤：

步骤1、根据已建立或已规划升船机塔柱结构特点，建立11个不同高度升船机塔柱结构二维有限元模型，具体如下：

测量出水口升船机、景洪升船机、彭水升船机、思林升船机、百色升船机和已规划150m超大升程垂直升船机塔柱结构高程H、底板厚度d、塔柱厚度δ、联系梁高度ε以及塔柱间的宽度χ等参数，参照测量得到的实际升船机塔柱结构尺寸参数，拟建立11个不同高度升船机塔柱结构，根据拟定的11个不同高度升船机塔柱结构的尺寸参数，建立其二维有限元模型，其中地基往升船机塔柱结构左右方向分别取2H，沿地基深度方向也取2H，离散网格采用四边形网格。

步骤2、参照水工建筑物抗震规范，人工合成地震波，具体如下：

参照水工建筑物抗震规范，只考虑水平向地震作用，地震设防烈度取为i，升船机场地的水平向设计加速度代表值取为α_h，设计反应谱最大值的代表值按进水塔混凝土建筑物取为β_max和β_min，特征周期按j类场地取值即得t_g，根据以上参数，得到该地震设防烈度下的升船机塔柱结构设计反应谱，按此设计反应谱采用三角级数展开的方法生成一条水平向地震加速度时程曲线，由已知的加速度时程曲线积分分别得到相应的速度时程曲线和位移时程曲线。