基于波动理论的穿堤管道振动影响范围研究

doi:10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2025.03.005

首页 > 过刊浏览>2025年第45卷第3期 >452-460. DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2025.03.005

基于波动理论的穿堤管道振动影响范围研究
DOI:
                        10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2025.03.005
                    
作者:
                        
                        
                    
作者单位:1.华北水利水电大学水利学院 郑州， 450046;2.广东省水利水电科学研究院 广州， 510635;3.广东省水利水电技术中心 广州， 510635;4.中国水利水电科学研究院 北京， 100048
作者简介:张建伟，男，1979年3月生，博士、教授。主要研究方向为水工结构耦联振动与安全。曾发表《Numerical simulation and experimental study of fluid-structure interactions in elastic structures based on the SPH method》（《Ocean Engineering》2024，Vol.301， No.11）等论文。 E-mail： zjwcivil@126.com
通讯作者:黄锦林，男，1971年6月生，博士、教授级高级工程师。主要研究方向为水工结构流固耦合振动与水利工程安全评估。 E-mail： 1657826640@qq.com
中图分类号:TV31;TH17
基金项目:国家自然科学基金资助项目（52279133）；广东省水利科技创新资助项目（2024-07）；华北水利水电大学研究生教育创新计划资助项目（NCWUYC-2023005）

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针对供排水穿堤管道不规则振动影响堤防安全运行的问题，提出了将波动理论和振动传递特性相结合的方法。首先，建立堤防、穿堤管道、镇墩、支墩以及无限半空间的有限元-无限元耦合模型，研究穿堤管道振动诱发堤防的振动传递问题；其次，引入排列熵量化振动指标，构建特征点间频谱相关关系；最后，综合确定管道振动对堤防的影响范围。研究结果表明：采用无限元处理堤防边界条件，数值计算结果与原型观测相比，振动强度平均误差为4.38%，模态最大误差为4.9%；管道振动主频为23.8 Hz和74.3 Hz；水平方向上，不规则振动以管轴线为中心向四周对称传递，其影响范围为10 m，振动能量和熵值随着传递距离的增加逐渐变小，管道主频与优势频率逐渐消失，堤防自振频率凸显，振动能量在沿管轴线方向上呈现先增大后减小的趋势；在竖直方向上，管道不规则振动的影响范围为7.5 m，振动能量随着深度的增加呈现先增大后减小的趋势。该研究成果可为穿管堤防后续建设以及稳定运行提供参考。

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收稿日期:2023-05-19
最后修改日期:2023-08-14
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在线发布日期: 2025-06-28
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