地震作用下渡槽内水体响应三维数值模拟与分析

杨梦薇，管光华

地震作用下渡槽内水体响应三维数值模拟与分析

杨梦薇，管光华*

（武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072）

【】研究输水渡槽在地震荷载作用下的水体响应特性，为渡槽振动条件下的流固耦合分析及满溢风险评估提供指导。采用FLOW-3D三维仿真软件，从地震荷载作用方式、地震荷载频率、渡槽内水体流量大小3个角度出发，设置了3组数值仿真实验，并由仿真结果分析了渡槽水体在典型地震荷载作用下的响应特性。渡槽边壁在靠近自由液面处受到水体的垂直作用力最大，其数值为底部和中部的10倍以上；施加单一方向地震荷载时，水平方向地震荷载水体波动比竖直方向大2.5%；地震荷载频率增大，水体运动剧烈程度先增大后减小，在一定区间内存在使得水体响应最为剧烈的频率；流量增大，水体对边壁的垂直作用力最大值被削弱20%以上，但水体漫顶的风险也随之增加。在渡槽结构进行抗震设计时应考虑自由液面附近的渡槽边壁强度。此外增大渡槽流量会减小水体对边壁的作用力，但渡槽漫顶风险也随之增加。

渡槽；地震响应；数值模拟；水位；垂直边壁加速度

0 引言

【研究意义】渡槽是输配水渠道系统中一种常见的交叉建筑物，常用于输送渠水跨越山冲、谷口、河流、渠道及交通道路等。渡槽作为交叉建筑物，除输水外还兼顾排洪、排沙、通航、导流多项功用[1]。作为水利工程中重要的输水建筑物，渡槽的结构安全与输水工程的稳定运行息息相关。……