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。     

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。     

猴子岩水电站高进水塔三维有限元分析

大渡河猴子岩水电站地处高地震裂度区,同时其进水塔结构较高,需进行结构抗震设计。采用ANSYS有限元软件对猴子岩水电站非常泄洪洞进水塔进行了静、动力分析,研究了进水塔结构自振特性,同时将动力计算结果和静力计算结果叠加,对进水塔的抗震性能进行评价。通过综合比较各工况下的进水塔结构应力计算结果,发现地震、温度荷载是进水塔结构产生拉应力的主要因素,但拉应力范围较小,主要出现在外形突变处,可适当配置钢筋。对进水塔整体结构开展抗滑、抗浮和抗倾整体稳定分析,结果表明进水塔整体稳定性良好。     

水布垭水电站进水塔结构抗震分析与安全评估

进水塔结构属于水下建筑物,其地震安全性至关重要。采用大型三维有限元程序ANSYS对水布垭水电站地下厂房进水塔结构进行抗震分析,计算分析了进水塔结构的自振特性,并通过反应谱方法计算了在水平向地震作用下进水塔结构的动力响应,包括动位移、动应力和加速度分布。将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,对进水塔结构抗震性能进行评估,结果显示进水塔结构的变形与强度均能满足要求,为工程设计提供了依据。     

哈拉沁水库泄洪洞进水塔静动力分析

利用4—21节点块体单元对哈拉沁水库泄洪洞进水塔进行离散,分析6种工况下进水塔结构的自振特性，并通过反映谱法计算顺水向和垂直水向结构的抗震动力响应，包括结构的动位移和动应力。将动力计算结果与静力计算结果进行叠加，成果显示进水塔的变形和强度均满足要求，为工程设计提供了依据。     

威远江水电站泄洪洞独立进水塔结构抗震分析

针对威远江水电站泄洪洞进水塔水下高耸且独立布置的特点,研究了水下进水塔动水压力的模拟方法,建立了进水塔结构-水体-地基三维动力有限元抗震分析模型,分析了进水塔结构的动力特性.采用时程分析法研究了进水塔结构在7度地震作用下的动力反应,给出了进水塔的抗震最不利位置及其减震措施,为同类工程设计提供了参考依据.     

基于三维有限元的进水塔结构设计与安全措施

以前坪水库泄洪洞进水塔为例,根据其地质条件、运行条件,采用三维有限元法建立结构模型,在一定的边界条件下进行有限元计算。根据应力计算结果,分析进水塔塔体各部位的受力情况,总结其应力分布规律,确定进水塔结构的关键部位,选择合适的结构尺寸,并采取相对应的工程措施保证进水塔的结构安全满足设计要求。在进水塔结构与山体连接部位设置观测仪器,根据观测数据对进水塔与山体之间的相互作用进行分析,初步验证结构实际受力情况。     

柴石滩水库工程发电引水隧洞进水塔设计

柴石滩水库工程发电引水隧洞进水塔体型结构复杂，技施设计中对进水塔布置形式作了多组方案的比较，同时对进水口进行了水工模型试验，验证了原设计体型的合理性；对进水塔进行了详细的结构应力及抗震分析，探明了各部位在不同运行工况下的受力状况，为优化设计、结构配筋提供了可靠的依据。     

ABAQUS软件在高进水塔动力分析中的应用

结合进水塔工程实例,利用大型商业有限元分析软件ABAQUS完成了进水塔的动力分析,着重研究了进水塔结构的自振特性和地震响应,验证了进水塔的强度要求,分析了进水塔结构的抗倾覆及抗滑移稳定性。在计算结果的基础上并提出了设计修改意见,为工程设计提供了依据。     

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。     

倾斜岸塔式进水口整体稳定计算分析

倾斜岸塔式进水口是引水式电站普遍采用的一种进水口形式。塔身整体稳定计算直接关系到水电站进水口结构的永久运行安全,进水塔整体稳定计算分析十分重要。文章结合实例提出倾斜岸塔的整体稳定计算分析方法,表明该计算方法技术可行,方法满足工程精度要求。作为对倾斜岸塔式进水口整体稳定分析,具有较强的实用性。     

深圳公明供水调蓄工程进水塔抗震分析

采用三维振型分解反应谱法分析深圳公明供水调蓄工程进水塔结构的自振特性,研究了正常蓄水位下分别遭遇顺水流向和垂直于水流向地震时进水塔的地震加速度、动位移和动应力响应,并验证进水塔的抗震稳定性。验证结果表明进水塔的变形和强度满足设计要求。为提高进水塔桩基础的水平承载力,建议在垂直于水流方向增加6根桩。     

进水塔塔背回填抗震设计优化研究与动态响应分析

为分析塔背不同回填材料与不同回填厚度对进水塔动态响应的影响,建立6种回填材料与4种回填厚度相互组合下的数值试验模型,对进水塔进行动力分析。对比进水塔关键部位的应力与位移发现:回填材料的不同对塔背与回填交界区域应力有一定影响,石渣回填时,此区域应力最大值有很大减小,接触面应力分布状态也发生了变化;回填厚度对塔顶位移的影响不大。根据数值试验的计算结果与分析规律,合理使用石渣回填,设计了一种新的回填型式。此型式下塔背与回填交界区域不在为集中应力发生的部位;接触面最大应力大幅减小,相同部位的应力值减小;大应力区位置向下偏移,且区域变大、变宽,说明新回填型式改善了进水塔结构的应力状态,对其安全很有利。将提出的回填方法应用于某泄洪洞进水塔结构中,对比分析了新回填型式与原回填型式两种情况下此进水塔塔背与回填交界角点应力时程曲线、塔背与回填接触面应力云图与损伤云图。结果表明新回填型式下进水塔与回填接触面的动态响应得到了很大改善,该方法对进水塔结构的抗震与安全具有重要意义,可供类似工程借鉴。     

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。     

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。     

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。     

ANSYS软件在高进水塔静动力分析中的应用

结合河南省鹤壁市盘石头水库泄洪洞进水塔工程实例，利用大型有限元分析软件ANSYS完成了进水塔实体模型的建立及有限元离散化。对进水塔各工况应力控制关键部位进行了分析。指出高进水塔截面突变处对振型位移有较大影响，在高阶振型的形状特征方面尤为明显，所得结果为工程设计和采取特殊的施工措施提供了可靠的依据。     

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。     

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。