进水塔抗震安全分析

水电站进水塔是电站引水系统的重要水工建筑物,其抗震安全性对整个水电站有着至关重要的影响。运用大型软件workbench对某抽水蓄能电站下水库进水塔进行分析计算,采用软件中提供的流体单元模拟水体,得到进水塔结构的自振特性,并用附加质量法对其加以验证,通过反应谱方法计算了塔体在顺水流方向、垂直水流方向和竖直方向地震共同作用下进水塔的动力响应,将静动力计算结果进行叠加,分析进水塔的抗震安全稳定,结果表明进水塔的抗滑稳定满足要求。     

平面钢闸门自振特性研究

主要用有限元分析软件ANSYS分析的方法，以获取闸门的自振频率和振型模态特性，通过对平面钢闸门采用规范中的附加质量法（单纯的附加质量法），及考虑流固耦合效应下来进行对闸门自振特性的计算，结果表明：附加质量法只对初始频率和初始振型有效，水体高度对结构自振频率的影响呈非线性变化，随着高度的增加附加质量法和考虑流固耦合计算得到的频率相差加大，水体高度的变化对结构的高阶频率影响较低阶频率要显著。虽附加质量法不如考虑流固耦合的计算精确，水位在闸门高度1／2以下时，附加质量法也可以用来计算闸门的自振特性。     

基于流固耦合的高耸进水塔动水压力分布研究

根据水体的不可压缩假定,计入重力波和水体自由表面影响,采用流固耦合理论结合时程分析法对高耸进水塔结构动响应进行研究,结果表明,在地震荷载作用下,水体对水中结构的影响具有明显的非线性。水体不仅产生一定的附加质量作用,同时还存在一定的惯性耦合作用;进水塔动水压力沿高程呈非线性分布,且塔体内外同高程动水压力值不同,但沿高程分布曲线的包络线都呈近似半双曲线形式,动水压力最大值出现在水体自由表面以下一定距离处。所得结论对正确认识结构在地震荷载的反应、指导结构设计有重要意义。     

考虑水体—闸门耦合作用的某水闸闸门结构自振特性

以某水闸一闸门为例,基于有限元分析方法,考虑了水体—闸门耦合作用,借助有限元软件以及自编子程序,分别计算并对比分析了4种不同工况下闸门的自振特性。计算结果表明:闸门自振频率较不考虑水体—闸门耦合作用时均有所降低,闸门自振基频受水体—闸门耦合作用的影响较小,对于较高阶闸门自振频率的影响比较明显;考虑水体—闸门耦合作用对闸门结构的振型有一定的影响。     

强震区塔式进水口建筑物地震反应研究

结合大柳树电站进水塔，研究了塔式进水口建筑物的自振特性及流固耦合、地基柔性对自振特性的影响；强震区进水塔地震荷载的分布规律、地震作用下塔体的动力响应及塔后背坡回填混凝土的影响，并进行了塔体整体稳定性分析     

泸定水电站岸塔式进水塔结构动力响应分析

根据泸定水电站岸塔式进水塔的结构特点,建立了进水塔结构—水体—地基的三维动力有限元附加质量模型。分析了进水塔结构在施工完建期空库工况和正常蓄水位工况下分别与水平向、三向地震作用叠加的动力特性,确定了可能引起结构破坏的最不利位置。计算结果表明,水平向地震作用对结构应力应变影响较大,竖向地震作用的影响较小。     

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。     

采用ANSYS计算进水塔地震动水附加质量的方法研究

进水塔内外的动水压力在塔体地震作用中占有重要比例,因此在进水塔地震作用效应的动力分析中必须考虑塔体和内外水体的动力相互作用。在ANSYS中动水压力是以附加质量的形式通过其内置的质量单元MASS21施加在塔体上。MASS21单元具有6个自由度,在每个坐标方向上可以定义不同的附加质量和转动惯量,然后通过实常数施加到模型中,如此就涉及到附加质量的方向取舍问题,即附加质量如何与地震作用方向相匹配,不同的计算方法会对结果产生较大的影响。文章以某岸塔式进水塔为例,对动水附加质量采用不同方法施加后塔体的动力响应进行对比研究,以探求一种合适的计算方法。     

矩形深水空心桥墩与实体桥墩的振动特性分析

基于流固耦合的有限元计算方法,考虑桥墩(空心、实体)和水域两个因素,对深水中矩形空心桥墩和实体桥墩的振动特性进行了分析,通过计算得到,裸水时,空心桥墩的低阶自振频增大,高阶自振频率降低;有水域时,水体降低了桥墩的自振频率,空心桥墩自振频率比实体桥墩降低的大;水体对实体桥墩的高阶模态影响较大,对空心桥墩的低阶模态影响远大于对高阶模态,这对水下桥墩的抗震措施有很大指导作用。     

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。     

升卧式卧倒闸门的自振特性

基于水力学模型验证的有限元数学模型,分析了闸门和水体之间的流固耦合作用,流固耦合对闸门自振频率的影响较为显著.闸门全开时,随着相对水深的增加,闸门的自振频率逐渐减小,基频下降的幅度随相对水深的增加而越来越小;闸门直立全关挡水时,基频下降的幅度随相对水深的增加而越来越大.     

基于流固耦合的某水电站进水塔参数的敏感性分析

为了探讨流固耦合算法与附加质量算法对于高耸进水塔的地震响应区别,以某水电站进水塔为例,研究塔间连接梁和塔背回填混凝土之间的参数敏感度,对塔间连接梁和塔背回填混凝土进行分析.结果表明:回填混凝土和塔间连接梁截面积二者的组合削弱了前两阶频率的差异,但并未对后5阶频率产生较大影响.     

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。     

弧形闸门自振特性研究

以密云水库第二溢洪道弧门动力问题为背景，考虑禀不对闸门自振特性的影响，采用MSC公司开发的结构计算软件NASTRAN的流固耦合的附加质量数值模型，对该弧门的自振特性进行了分析。通过将该弧门自振频率的有限元计算结果与原型实测值进行对比，验证了有限元计算模型的正确性。同时，还探讨了流固耦合对换闸门自振特性的影响。结果表明，库水对弧形闸门自振频率和振型有显的影响，在弧形闸门设计中，支臂截面特性的选取对弧门的动力特性影响较大。     

金安桥电站进水塔三维有限元静动力分析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。     

考虑水流耦合效应的弧形闸门结构自振特性

为进一步揭示大型弧形闸门自振特性受水流影响的变化特征,以引汉济渭工程黄金峡水利枢纽大型弧形闸门为工程背景,采用有限元通用程序ＡＮＳＹＳ建立了该水闸不考虑水流、附加质量法考虑水流、流固耦合效应考虑水流的3种空间有限元计算模型,分别按照闸门不同开度进行了21种工况的自振特性仿真模拟计算,并结合前20阶固有频率和典型振型图分析了该水闸的动力特征。结果表明:相同条件下,采用附加质量法和考虑流固耦合效应的计算方法,水闸结构的各阶固有频率最大相差可达8．2％,大型弧形水闸结构的自振特性复杂且受水流影响较大,利用流固耦合效应有限元模型考虑水流对闸门结构自振特性影响的分析方法能更精确地描述水闸结构的动力特征。     

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.     

渡槽动力特性的有限元分析

渡槽是输送渠道水流跨越河渠、道路、山谷、谷口等的架空输水建筑物,在国内外发展历史悠久,是中国南水北调工程中的重要立体交叉工程。渡槽结构的动力特性分析是渡槽结构地震响应分析和抗震设计的基础。文章研究了矩形渡槽在无水情况下的自振频率、振型(干模态);在对干模态分析的基础上,考虑水体与结构的相互作用对渡槽动力特性的影响,采用附加质量原理来处理水体和渡槽槽壁的相互作用,建立水体-槽体的系统有限元模型,得出矩形渡槽在不同水深时的自振频率和主振型。结果表明:水体对渡槽的动力特性影响比较明显,自振频率随着水深的增大而减小,即质量越大,频率越低;水体对渡槽结构的主振型的形态没有影响,干、湿模态的振型相似。     

弧形钢闸门流固耦合自振特性分析

为了使设计的闸门自振频率远离水流的高能脉动主频率段,以保证闸门的安全,采用三维有限元的数值方法,考虑流固耦合作用,得出了弧形钢闸门在不同开度下的自振频率和振型模态特性。计算结果表明:水体对闸门的影响总趋势是使其自振频率降低、振动模态发生变化;闸门的自振频率随着开度非线性变化。     

基于ADINA的重力坝地震响应分析

针对云南某重力坝，利用大型有限元软件ADINA分别基于流固耦合理论和Westergaard附加质量方法建立了数值分析模型，对其自震频率和地震响应进行了分析。结果表明，两种模型的自震频率比较接近，附加质量模型的地震响应要大于流固耦合模型。因此，在重力坝抗震研究中，采用较简单的附加质量模型代替复杂的流固耦合模型考虑水体的影响是偏于安全的，适用于重力坝结构抗震的定性分析。