本文对大型渡槽结构流固耦合动力建模方法及其工程应用以及大型渡槽的地震动力响应进行了详细研究和分析,主要完成以下工作:1.基于结构动力分析理论和流固耦合分析理论,按平面问题与空间问题相结合的方法提出了大型渡槽梁壳流固耦合动力分析模型。该模型将双向流固耦合的三维问题简化为用二维模型来求解,解决了双向流固耦合三维问题求解困难的问题,可大大提高流固耦合的计算效率,并可用于纵向地震激励下的流固耦合计算,且能反映耦合作用的三维效应,还可用于槽身带加劲结构的渡槽。通过渡槽计算实例对比分析,大型渡槽的梁壳流固耦合模型不仅能很好地模拟纵、横向地震下槽身以及支撑结构的位移、内力以及动水压力响应,能很好地反映耦合作用的三维效应,模拟精度满足要求,而且保持了很高的计算效率,可以大大降低计算机时,便于多跨联合大规模流固耦合工程分析计算。因此,大型渡槽梁壳流固耦合模型可以作为复杂地震激励下大型渡槽三维动力分析计算的安全、高效而实用的简化计算方法。2.研究了渡槽纵向地震激励下的流固耦合效应,并对现有渡槽纵向流固耦合计算模型的模拟效果进行了评估。研究结果表明,纵向地震激励下流固耦合作用却能起到明显减震作用,有水渡槽的地震响应明显小于无水渡槽的地震响应,因此在设计中可用无水情况作为渡槽纵向抗震的控制工况。另外,现有的用来进行纵向动力流固耦合计算的附加全部水质量方法的模拟误差很大。3.研究了横向地震激励下槽身的扭转。利用梁壳流固耦合模型,进行了多跨联合的横向地震激励的流固耦合计算分析。研究结果表明,在横向地震作用下,每跨槽段两端支撑的刚度相差越大,则两端的扭转角位移也会相差越大,但是槽跨两端的转角位移都不大,所以对槽身的安全影响不大;每跨两端支撑刚度的差异对槽身的扭矩影响不大,但是扭矩对槽身两端截面的影响不可忽视;对于简支槽身的渡槽,如果以跨中截面的弯曲内力作为控制条件来设计整个槽身时,在弯扭效应较小时,是可以满足结构抗震安全要求的,否则,在槽身跨中截面与槽端截面之间的截面上,可能难以满足渡槽的抗震要求。4.深入分析了地震作用下大型渡槽止水带动力效应。利用梁壳流固耦合模型,进行了多跨联合的纵、横向地震激励有限元计算,分析了地震作用下槽段之间止水带的纵向张开变位以及横向错动变位,并通过流固耦合计算以及无水工况的渡槽计算来分析流固耦合对止水动力性能的影响。结果表明:在横向地震作用下,由于渡槽的横向刚度较大,槽间止水带纵向张开以及横向错动均很小,不会对止水造成危害;在纵向地震作用下,止水带下槽墩的刚度对止水带张开有重要影响,刚度越小则张开越大;无水时,当渡槽遭遇不利的纵向地震作用时,止水带将会被张拉破坏,使渡槽丧失使用功能;纵向激励地震荷载的不同,往往会使止水带的张开值有较大差异,因此,在渡槽止水带纵向张开的抗震设计时,要充分考虑到激励荷载性质的影响。5.研究了槽内流速对渡槽流固耦合的横、竖向响应的影响。通过研究探明水在流动情况下,渡槽结构的流固耦合响应特点以及流速的影响大小,一方面为渡槽在有流速情况下的结构分析提供依据,同时也为现有的各种简化计算模型以及模型试验是否该提供反映槽内流速因素的参照。研究结果表明:现行设计规定中的1.0-2.5m/s槽内设计流速对渡槽结构的流固耦合的横、竖向静动力响应影响很有限,对于结构分析而言,是可以忽略的。