渡槽结构作为一种跨越河流、道路、山谷等障碍的架空过水建筑物,在各种输水工程中发挥着重要的作用。渡槽给人们的生活带来极大便利的同时,其安全性同样需要得到重视。随着社会的发展,我国对地震安全提出了新的要求,在全国范围内取消了不设防区域,考虑渡槽的抗震问题已成为研究的基本要求。研究渡槽结构在地震作用下的动力响应问题属于流固耦合问题。流固耦合分析是基于计算流体力学和计算固体力学的快速发展而产生和实现的,因此研究流固耦合需要从这两者着手。本文基于流固耦合方法开展的主要研究工作具体如下:1.综述了流固耦合分析方法的原理和分类,即直接耦合解法和分离耦合解法。分析了每种方法的优点和不足,对分离解法的技术做了详细讨论。2.分析研究了基于无黏性、可压缩流体的流固耦合控制方程和基于可压缩声学介质的声固耦合控制方程,探讨了使用声固耦合代替流固耦合的可行性,并用该方法计算得到的模态分析有限元计算结果与公开文献的试验结果进行对比,证明了该方法的有效性。渡槽结构在地震作用下的动力响应采用分离解法,依靠交界面的连续性方程实现耦合,分离耦合方法也通过相应的计算实例验证了其准确性。3.讨论了渡槽计算模型,对计算所使用的参数做了详细分析。使用声固耦合方法计算得到了渡槽典型结构在不同水位工况下的动力特性,并分析了水位高度对结构产生的影响。4.使用基于双向流固耦合的时程分析法,研究了不同地震波引起的结构动力响应,并从多向地震作用、支座刚度变化、地震波输入角度、水位高度与流速这多个方面展开讨论,分析了每种因素给渡槽结构带来的变化规律。