地震作用下渡槽内水体响应三维数值模拟与分析

【目的】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。【方法】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。【结果】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。【结论】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。