倒虹吸管的动力响应模态分析

倒虹吸工程设计分析与探讨近年来，倒虹吸工程因其施工方便、节约劳动力等优点而被广泛应用于山区和黄土高原地区的输水工程中。

倒虹吸是渠系建筑物中的一种交叉建筑物，当渠道与河流、谷地、道路、山沟以及其它渠道相交时，为连接渠道而设置的压力管道。

倒虹吸工程管道顶部在冰冻层以下，防冻性能好，工程不易损坏，基于此，本文主要对倒虹吸工程设计进行分析探讨。

标签：倒虹吸；工程设计1、前言我国农田水利建设中，修建了大量的倒虹吸管，对建设旱涝保收、高产稳定农田及供应城市工业和生活用水都起到关键性的作用。

进行工程设计时，从整个设计流程来说，需要保证计算的准确性和合理性，才可以使得工程设计产品达到最理想的效果。

2、工程概况西北某倒虹吸工程设计管道长度达2500m，最大工作水头达300m，管径达0.8m，属于大型倒虹吸工程。

由于原工程已不能满足安装使用要求，因此需重建倒虹吸。

工程建成后，可增加灌溉面积达453.3hm2，不仅能有效改善农业缺水的局面，还可充分发挥灌区提高农业产量的作用。

3、倒虹吸工程设计3.1工程布置分析西北某倒虹吸工程布置时应考虑以下要点：①倒虹吸管径大，管线长达2500m，占地面积大。

为减少占用耕地，降低征地费用，选在原管线上重建。

②倒虹吸管线总体布置应根据地形、地势在管线轴向应为一直线，以减少管线长度，在竖向应为折线，局部做填挖处理。

③倒虹吸管道在谷底要跨越现代河床和公路，现阶段河床水流较小，宽约2m，河流纵向坡降为2%，管道布置应考虑河流的洪峰流量和公路车辆情况，原设计中采用支墩的跨越方式，历经40年未发生过特殊情况，应继续采用此跨越形式，并设计支墩基础防冲刷。

通过分析当地地形，了解原工程的使用及管理情况，综合考察各种因素，重建工程管道仍布置在原管线上，经过村庄，横跨沟底公路，自沟右岸向左岸供水，倒虹吸跨越段呈不对称V型，两岸地形坡度25°～35°，局部较陡，可达45°。

3.2管材选择西北某倒虹吸工程具有计算水头高、管线长的特点，其最大工作压力可达3.0MPa，属国内罕见。

倒虹吸管的工作原理
倒虹吸管又称为反射式虹吸管，是一种利用液体的黏性和表面张力原理来实现液体逆流的装置。

其工作原理可以通过以下步骤来理解：
1. 首先，将倒虹吸管的一端浸入液体中，使其与液体产生接触。

2. 当管道与液体接触时，由于液体的黏性和表面张力的作用，液体会上升到管道内部，并形成一定高度的液柱。

3. 在液柱上升的过程中，液体不断受到重力的作用，使得液柱逐渐增长。

4. 当液柱的高度超过一定阈值时，液柱上方的液体会因为重力而倾斜并流入管道内部，形成液团。

当液团下落，液柱的高度会进一步增加。

5. 当液柱的高度增加到一定程度时，液柱上方形成的液团会迅速沿着管道内壁下降，形成逆流现象。

6. 当液团下降至底部后，液柱高度回复至初始状态，液体继续上升，循环往复。

可以看出，倒虹吸管的工作原理主要依靠液体的黏性和表面张力来实现液体逆流。

通过逆流现象，液体在管道内不断循环流动，从而实现了倒虹吸管的功能。

倒虹吸钢管的设计原理与优势分析倒虹吸钢管是一种采集自然降水的设备，其设计原理和优势使得它成为一种受欢迎的雨水收集系统。

本文将对倒虹吸钢管的设计原理与优势进行深入分析。

倒虹吸钢管的设计原理基于物理学中的虹吸原理。

虹吸现象是通过建立负压差来实现液体运输的过程，而倒虹吸钢管正是利用这一原理。

当雨水通过倒虹吸管引入系统时，自然的重力会形成负压，使得雨水能够自动流入管道中。

倒虹吸钢管的设计中通常包含一个上开放的汇水面以及一个下方的出水口，这样就能确保雨水顺利进入并排放出系统。

倒虹吸钢管在雨水收集系统中具有一系列的优势。

首先，它能有效地收集和储存雨水。

倒虹吸钢管的设计原理使得它能够快速而有效地将雨水引入系统中。

相比于传统的雨水收集方法，倒虹吸钢管能够采集到更多的雨水，减少水资源的浪费。

其次，倒虹吸钢管易于安装和维护。

相对于其他复杂的雨水收集系统，倒虹吸钢管的安装和维护非常简便。

它只需要一个倒虹吸钢管和一个相应的排水系统就能完成。

这意味着无论是建立新的雨水收集系统还是更新现有的系统，都能够快速地完成。

此外，倒虹吸钢管还具有出色的耐久性和可靠性。

它通常由耐腐蚀的材料制成，如不锈钢或聚合物。

这种材料能够抵御日常的磨损和外界环境的影响，保证系统长期可靠地工作。

倒虹吸钢管的设计还能够实现多功能的应用。

除了作为雨水收集系统的一部分，倒虹吸钢管还可以与其他系统结合使用，例如灌溉系统和排水系统。

它能够将收集到的雨水供给植物的生长，并且也能够将多余的雨水排放到合适的地方，减少地面积水的形成。

此外，倒虹吸钢管还能够起到净化雨水的作用。

在雨水经过倒虹吸钢管的过程中，一些悬浮物质和杂质往往会被过滤掉，使得收集到的雨水更加纯净。

这对于一些特殊场合的雨水使用非常重要，如农业灌溉或者工业用水。

总结来说，倒虹吸钢管的设计原理基于虹吸现象，利用负压差使得雨水能够快速且高效地进入系统中。

它的优势在于能够收集和储存大量的雨水，易于安装和维护，具有出色的耐久性和可靠性，同时还能实现多功能的应用和净化雨水的效果。

倒虹吸管的动力响应模态分析
王占
【期刊名称】《科技传播》
【年(卷),期】2010(0)16
【摘要】本文依据附加质量法建立了考虑水体与管身动力相互作用的横向动力分析模型,利用该模型进行了两种工况的频率计算,结果表明:大型倒虹吸在无水和有水时的振动频率是有变化的;同时水体对倒虹吸的动力响应影响较大,因此在大型倒虹吸的动力分析中,必须充分考虑动水压力的影响.
【总页数】2页(P168,148)
【作者】王占
【作者单位】汕尾市粤源水利建设监理有限公司,广东汕尾,516600
【正文语种】中文
【中图分类】TV672+.5
【相关文献】
1.普渡河倒虹吸管桥组合结构模态分析 [J], 林继镛;胡志刚;季树凯;高波;高学平;彭新民
2.多用途江海直达船模态分析与动力响应预报 [J], 王庆虎;王崇磊
3.直臂克令吊动力响应及模态分析试验 [J], 李钦奉;陈杰;朱梦秀;彭海军
4.基于模态分析的大型均质岩质边坡动力响应特征研究 [J], 宋丹青;董利虎;陈卓;杜涵
5.含软弱夹层岩质边坡的模态分析及其对边坡地震动力响应影响的初步研究 [J], 周逸飞;刘汉香;朱星;文佳豪
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第43卷第1期工程抗震与加固改进V〇1.43，N〇. 1 2021 年 2 月Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting Feb. 2021[文章编号]1002-8412 ( 2021) 01 -0063-06 D O I： 10. 16226/j.issn. 1002-8412. 2021. 01. 009地震波作用下倒虹吸管共振响应分析卢军燕，郑卫芳（郑州工商学院工学院，河南郑州450014)[提要]为了验证龙开口水资源工程中倒虹吸混凝土支撑Q235C钢材管道结构供水时的抗震安全性，采用A N SY S流固耦 合下的倒虹吸动力响应模型，通过加载地震波的响应谱，并分析倒虹吸整体结构在地震波作用下供水时的应力和位移响应情况。

结果表明：龙马厂倒虹吸的整体和局部应力在流固耦合作用下峰值119. 8M P a以及地震波作用下应力峰值130. 9M P a,均 满足Q235C的局部屈服应力157. 9M P a的要求，因此，本工程的材料与设计情况均符合工程要求，但是应力的峰值出现在混凝土支墩结构附近，并且支墩处允许钢管有限量轴向位移及翘转，这可能会对支墩结构产生损坏，应在设计时注意进行合理的加强。

'[关键词]地震波；倒虹吸；共振；应力；变形。

[中图分类号]TV672 [文献标识码]AReversal siphon resonance response analysis under seismic wavesL u J u n-y a n, Z h e n g W e i-fa n g(School of Engineering，Zhengzhou Institute of Business and Technology, Zhengzhou 450014, C hina)A b s tra c t： In order to verify the seisrtic safety of the inverted siphon concrete support Q235C steel pipe structure in Longkou W ater Resources Project, the inverted siphon dynamic response model under ANSYS fluid-solid coupling is used to load the response spectrum of the 8th seismic wave and analyze the inverted siphon. The stress and displacem ent response of the overall structure when water is supplied by seismic waves. The results show that the total and local stresses of the inverted siphon of Longma Plant are 119. 8MPa under the fluid-solid coupling and 130. 9M Pa under the seismic wave, which meets the requirem ent of local tensile stress of 157. 9MPa of Q235C. Therefore, the material and design of the project both meet the engineering requirem ents, but the peak of stress appears near the concrete buttress structure and the steel pipe allows a lim ited amount of axial displacem ent and tilting of the steel pipe. This may cause damage to the buttress structure and should be properly reinforced during design.K e y w o rd s：seismic w ave；inverted siphon；resonance；stress and deformationE-m ail ： bxhl 15@ i引言倒虹吸是龙开口水电站最为重要的输水渠道，龙开口水电站工程对解决下游片区的灌溉缺水及农 村人畜饮水有不可替代的作用，是解决区域缺水问 题至关重要的有效途径，根据云南省水资源配置总体战略布局，充分发挥大中型水电站水资源综合利用效益，以水资源可持续发展带动地方经济和社会稳定发展的总体要求，保证倒虹吸结构的稳定性有利于保证下游供水的安全。

倒虹吸管的动力响应模态分析摘要本文依据附加质量法建立了考虑水体与管身动力相互作用的横向动力分析模型,利用该模型进行了两种工况的频率计算,结果表明:大型倒虹吸在无水和有水时的振动频率是有变化的;同时水体对倒虹吸的动力响应影响较大,因此在大型倒虹吸的动力分析中,必须充分考虑动水压力的影响。

关键词倒虹吸;动力响应; 模态分析;自振频率中图分类号tv672+.5 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)25-0168-02结构地震响应主要取决于地震动特性和结构特性,特别是结构的动力特性。

随着人们对地震动的谱成分和各类结构的动力特性认识的深入和提高,结构地震响应分析经历了静力法、反应谱法和动力法3个阶段。

静力法是把结构当成绝对刚性,没有考虑结构的动力特性,假定地震时结构振动加速度与地面振动加速度完全一样,地震引起的惯性力就可以当作静力作用于结构,然后按静力学方法计算结构的响应。

而反应谱法考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系,又保持了静力法的形式。

与此同时,结构与周围介质的动力相互作用问题也越来越受到重视。

1976年唐山地震时,天津市某地段的a区的震害较其邻近的b 区几乎重1倍,造成这种震害差别的主要原因是地基上部土层对地面运动和结构地基系统动力特性的影响。

同样,不仅是土体,结构周围的水体也会对结构产生重大影响。

如挡水坝、深水码头等水上或水中结构物,它们的动力特性与水体的弹性和质量紧密相关。

所以研究结构与周围介质的动力相互作用,对于安全经济地进行结构设计有重要意义。

1 三维有限元模型的建立本文在研究倒虹吸的流固耦合的动力响应时,应用的还是ansys软件,在建立的三维模型的基础上进行求解,为了计算方便快捷,在本章模型中把管身长度简化为1m,用公式(1-1a)计算出每个单元内壁表面节点高度所对应的mu(z)然后这些质量通过程序加在节点上,然后生成质量元,使之成为整体,加上水体附加质量的三维模型图见图1所示共3 104个节点,1 944个单元,再输入地震波,考虑在地震波的影响下,倒虹吸结构所发生的应力应变特性。