[发明专利]一种考虑闸门水封力学特性效应的闸门地震响应分析方法

权利要求书

1.一种考虑闸门水封力学特性效应的闸门地震响应分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1.根据闸门水封的基本力学特性资料，确定水封压缩模量随压缩量的关系和摩擦系数，

式中：为水封的宽度，为水封预压量；

步骤S2.确定水封的结构体型；

步骤S3.确定水封的预压量；

步骤S4.确定水封预压量与水封接触面宽度之间的关系，；

步骤S5.构建闸门与坝身或闸墩之间连接的弹簧模型；

步骤S6.根据步骤S4和步骤S5确定施加在水封单位长度上的作用力；

步骤S7.确定作用在水封上的总作用力；

步骤S8.根据闸门设计时顶、侧水封所在的位置，建立闸门三维几何和有限元模型，将闸门在水封中心位置分区使闸门进行网格划分时在水封位置形成连接节点，建立切向弹簧模型和法向弹簧模型；

步骤S9.构建闸门与水封弹簧模型组合的综合有限元模型，建立闸门结构力学方程：

式中：为闸门结构的质量，为闸门结构阻尼，为闸门结构刚度，为初始时刻边界弹簧作用力，为输入地震波作用力，为闸门响应加速度，为响应速度，为响应位移；

步骤S10.根据步骤S9的闸门结构力学方程，输入相应的地震波动数据，即可计算闸门结构的地震响应。

2.根据权利要求1所述的考虑闸门水封力学特性效应的闸门地震响应分析方法，其特征在于，闸门与坝身或闸墩之间连接的弹簧模型包括法向弹簧模型和切向弹簧模型，所述法向弹簧模型为：

式中，为法向作用力，为法向弹簧刚度，为水封的宽度，为水封预压量；

压缩模量满足，表示受拉，表示受压；

所述切向弹簧模型为：

，

式中，为切向弹簧刚度。

3.根据权利要求1所述的考虑闸门水封力学特性效应的闸门地震响应分析方法，其特征在于，步骤7中作用在水封上的总作用力为：

式中：为水封的预压量，为水封接触面宽度，为水封的长度。

4.根据权利要求1所述的考虑闸门水封力学特性效应的闸门地震响应分析方法，其特征在于，步骤8中有限元模型中的每一个节点的弹簧模型为：

式中：N为节点数量；为各节点的弹簧法向刚度，为各节点的弹簧切向刚度。