水电站进水塔三维有限元静动力分析

文章采用大型三维有限元程序A NSYS对水电站进水塔结构进行了静动力分析,根据进水塔的结构特点和受力条件,通过静力计算分析结构各部位的应力和位移,动力计算,采用振型分解反应谱法计算结构在地震中的响应,对进水塔结构抗震性能进行评估,以确保塔体的结构安全,为进水塔结构设计提供了科学依据。     

百色水利枢纽进水塔结构抗震分析研究

用空间三维有限元方法对百色水利枢纽进水塔结构进行抗震分析研究，用直接滤频法按顺河向和横河向分别求出了进水塔前六阶自振频率和振型。在此基础上，采用完全二次型组合法对进水塔结构的地震响应进行了详细的分析研究，研究中考虑了塔架，底板与地基的动力相互作用，并考虑了水体的动力影响，最后对进水塔结构考虑动荷载，静荷载共同作用下的底板的地基承载力和整体抗倾覆稳定性进行了分析研究，结果表明，按目前设计方案进水塔结构的底板的地基承载力和整体抗倾覆稳定性均满足规范要求。     

泄洪洞进水塔动静力三维有限元分析

针对强震地区的进水塔结构,根据现行水工抗震规范所确定的原则、方法和评价标准,使用数值模拟的方法对某水利枢纽中泄洪洞进水塔进行了动静力三维有限元分析;通过结构的离散化,单元分析,单元集成,引入约束条件,求解线性方程组,得出节点位移;采用振型分解反应谱法对地震反应进行计算;通过模态结果分析,位移结果反应,不同高程塔身截面静、动态应力反应,验证了设计尺寸的可靠,并为进水塔配筋提供了依据。     

基于三维有限元的输水隧洞进水塔结构分析

为更好研究输水隧洞进水塔整体稳定及结构安全的合理性，采用三维有限元等方法，对不同工况条件下输水隧洞进水塔整体稳定与基底应力、进水塔结构配筋等进行分析计算。结果显示，该进水塔整体稳定和结构安全性能良好，进水塔设计合理，为该进水塔的设计及类似工程研究提供技术支撑。     

高耸岸塔式进水口结构动静力特性仿真分析

建立了泸定水电站深孔泄洪洞高耸岸塔式进水口结构模型,并进行三维有限元动静力分析.静力计算中,分不同工况考虑了各种荷载包括绕渗作用及温度场变化的作用,得到了结构的应力与位移分布.动力计算中对进水塔结构在空库及满库情况下的自振特性进行了分析.通过振型分解的反应谱法计算了在横河流向、顺河流向和竖直向地震共同作用下进水塔结构的动力响应,并将动力计算结果与静力计算结果进行叠加.重点分析了支铰大梁、边墙、闸门槽等部位的受力特性,并对进水塔各部位的动静力稳定性进行了评价.     

水电站进水塔动水压力研究和探讨

基于理想流体,将进水塔简化成水中悬臂梁体系,推导了其受迫振动时的动力响应方程,给出了进水塔内外表面动水压力的解析表达式。与有限元法、水工抗震规范公式计算结果进行了对比,分析验证了该方法在进水塔结构上的适用性及准确性。结果表明:动水压力表达式与结构振型密切相关。该方法的动水压力曲线趋势与有限元方法相似,均在水面以下某深度处迅速变大及达到最大值后曲线值减小弯回,两者最终在塔体底部收于相近的值;最大值大于有限元法,其最大值处曲线折回明显,幅度较大。弹性模量和进水塔高度对动水压力的曲线形态和数值有重要影响。同时,输入激励荷载的频率对动水压力影响巨大,尤其频率与进水塔某阶频率相近时会导致动水压力的异常增大。该方法对分析进水塔动水压力具有参考价值。     

官地水电站进水塔结构静动力分析

使用三维有限元对官地水电站进水塔进行了动、静力分析。静力分析中考虑了复杂地基的影响,并进行施工仿真分析;动力分析中,建立了结构-地基-水体相互作用模型,采用振型分解反应谱法计算结构在地震中的响应。并对结构的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性进行了验算,结果表明结构满足稳定性要求。。     

工程应用中的动力法抗震计算

动力法是抗震计算分析的重要方法,本文以石门坎水电站引水发电洞进水塔为实例,分别采用动力法中的振型分解反应谱法、时程法对塔体进行有限元计算,分析其在地震荷载作用下的应力和内力,对两种方法的计算结果进行比较,提出抗震设计具体建议。     

基于速度势法的水电站进水塔弯曲自由振动解析解

介绍了基于速度势解析算法求解水电站进水塔在水中弯曲自由振动的方法。分析进水塔的主要受力特点,为引入流体速度势解析算法对结构进行简化和假设。以分布参数梁体系推导得到无水时进水塔弯曲自由振动频率方程,根据速度势拉普拉斯方程确定了所求解问题的边界条件,通过内外水压力表达式建立进水塔的弯曲自由振动方程。推导振动方程得到频率方程,经过数学软件编程求解,最终可得到结构振型和频率。推导过程表明流体速度势法是将水体转化成与塔体振型相关的质量附加于结构,从而影响结构的振动。与数值方法对比和探讨,分析了两者异同,提出本文方法适用范围。结果表明,本文解法可以引入内外含水矩形横截面进水塔的弯曲自由振动问题的求解,为下一步进水塔地震响应分析提供一种新的思路。     

百色水电站进水塔抗震分析

由于百色水电站进水口边坡地质条件复杂、有多条断层和裂隙、且地质风化严重,用协调的六面体单元考虑进水塔与地基相互作用的方法进行抗震分析非常困难.笔者提出对进水口边坡采用四节点四面体单元离散,进水塔采用八节点六面体单元离散的非一致网格协调位移解法来考虑进水塔和边坡之间的相互作用,在此基础上采用振型分解反应谱法对进水塔进行动力分析.计算表明,进水塔的强度和抗滑稳定性满足规范要求.     

高耸进水塔塔后回填高度对其抗震性能的影响

针对高耸进水塔塔后回填高度的选取问题,规范未给出通用的取值范围,在计算分析时一般只考虑塔后回填对塔体应力的影响,对塔后回填与基岩交接处的应力涉及较少。在保证进水塔稳定的条件下,采用ANSYS有限元分析理论,建立进水塔三维有限元模型,选用反应谱法计算了进水塔在地震作用下的动力响应,对比分析了不同塔后回填高度对进水塔结构自振频率、位移、塔体应力、回填与基岩交接处应力的影响程度。结果表明:塔后回填高度在一定范围内时,塔后回填能够有效提高塔体的自振频率,改善塔体的位移及应力,塔后回填混凝土与基岩交界面处的应力值有小幅度的增大;当塔后回填高度超过一定值时,回填高度的增加对塔体的自振频率、位移、应力的改善逐渐减弱,塔后回填混凝土与基岩交界面处的应力出现突增。综合分析得出此类进水塔合理的回填高度约为0. 64倍塔高。     

高耸进水塔拦污栅墩连系梁结构体系的抗震分析

针对高耸进水塔拦污栅墩连系梁结构在地震作用下容易产生较大的拉应力的现象,采用ANSYS有限元分析理论,建立进水塔有限元模型,选用反应谱法计算进水塔结构在地震作用下的动力响应。通过设计3种方案,对比研究拦污栅墩连系梁结构存在的必要性以及横梁(垂直水流向)、纵梁(顺水流向)尺寸大小对进水塔关键部位的应力和形变的影响。结果表明:高耸进水塔结构,增大横梁尺寸可减小自身轴向拉应力、并限制拦污栅墩位移。而增大纵梁尺寸则会对局部结构产生不利影响,因此适当增加横梁尺寸,减小纵梁尺寸可有效降低成本,提高结构安全度。该研究可为结构相似的进水塔拦污栅墩的连系梁尺寸调整提供参考。     

金安桥电站进水塔三维有限元静动力分析

文章采用大型有限元计算软件建模和计算,对进水塔在静、动力状态下其应力和变形的分布规律进行了研究.通过静力计算分析进水塔结构各部位的应力和位移,验证结构的强度要求.通过动力计算确定自振频率,进而分析地震对塔体结构的影响.     

塔侧混凝土回填高度对长拦污栅墩进水塔的动力影响分析

为了研究侧面混凝土回填高度对长拦污栅墩进水塔结构动力响应的影响规律,提高拦污栅框架结构的抗震性能,针对高耸进水塔结构建立不同塔侧回填高度的三维有限元模型进行动力计算,系统分析了侧面混凝土回填高度对进水塔自振特性、位移和应力的影响规律。结果表明：过高的塔侧回填会导致拦污栅墩部分连系梁的压应力超出混凝土抗压强度而发生断裂;无塔侧回填则会造成塔体横河向位移较大,同时连系梁的拉应力均比较大;合理的塔侧回填高度能够有效降低长拦污栅框架结构的应力,限制进水塔横河向位移,并且提高结构整体抗震性能。提出了长拦污栅墩进水塔侧面回填高度的合理范围,可供类似工程借鉴。     

工作桥对进水塔整体结构的抗震性能影响研究

地震作用下,进水塔与工作桥、库水、地基的相互作用复杂。通过建立塔身主体结构-启闭机房-工作桥-地基-库水整体有限元模型,基于势流体理论模拟结构与库水的相互作用,采用黏弹性人工边界考虑地基辐射阻尼,研究结构与库水、工作桥和地基的动力相互作用对进水塔整体体系自振特性和地震动力响应的影响。结果表明：在正常蓄水位下,工作桥的存在会使进水塔结构的顺流向位移最大减小25.15%,加速度最大减小14.33%,进水塔关键点最大拉应力降幅可达12.0%以上;考虑地基的辐射阻尼效应时,进水塔结构的动力响应明显减小,其关键点的最大拉应力降幅可达40%以上。相比工作桥,地基辐射阻尼效应对进水塔地震作用下动水压力、加速度、位移和应力响应的影响更加显著。     

溪古水电站进水塔稳定分析

进水塔为高耸建筑物,在各种工况特别是地震工况下的稳定性对整个枢纽的安全运行尤其重要,其稳定是指塔体抗浮、抗滑、抗倾和基地应力满足规范要求,本文结合有限元和常规方法稳定计算结果,分析了进水塔在各种工况下的稳定性。     

漳泽水库进水塔抗震复核计算

文中对漳泽水库进水塔抗震能力采用拟静力法进行了抗倾覆、抗滑及地基承栽力验算复核，结果表明，均满足规范要求。     

高进水塔地震波斜波入射有限元分析

在水工结构抗震动力分析中,反应谱和时程分析都是基于地震波垂直入射来考虑地震荷载的影响,而实际地震波的传播方向往往是斜波入射。斜入射地震波会引起地面运动的非一致变化,从而对结构产生很大的影响。基于波动理论和黏弹性人工边界波动输入方法,采用有限元模拟地震波斜波入射,并比较在45°斜波入射情况下进水塔与基岩接触的上游建基面、塔背回填混凝土与塔身接触位置等关键部位的顺水流向和竖向加速度、位移、应力时程曲线,结果表明,采用黏弹性人工边界等效荷载方法可以实现地震波斜入射的输入,计算结果与理论分析结果一致。     

景洪水电站升船机塔楼结构地震响应分析

以景洪水电站升船机塔楼结构为工程背景,采用大型有限元程序ANSYS为数值模拟工具,当浮筒里充满水时〔H1〕,计算分析得到塔楼结构的自振特性,在此基础上,通过振型反应谱法,分别计算了塔楼在水平和竖向地震作用下的动位移、动应力和加速度谱值。最后,用Tecplot软件显示ANSYS得到的动力与静力叠加结果等值线图,即塔楼结构在地震工况下的变形与应力,为结构抗震设计提供了重要的依据。     

进水塔基础接触面力学模型对塔体结构应力的影响

用ANSYS中的接触单元分析进水塔基础接触面力学模型对塔体结构应力影响;经分析,基础接触面的力学模型对扬压力作用的影响非常明显,对地基反力、地震作用影响很小;接触面力学模型对塔体结构应力影响主要表现在底板部位;接触单元的接触面与目标面易发生相互嵌入而产生应力增加或降低的假象,因此,对接触单元的应用一定要慎重。