曲线重力坝的动力特性和地震反应分析

以某典型混凝土曲线重力坝为例,充分考虑坝体、推力墩、溢流墩和岩基的相互作用,采用空间组合有限元直接滤频法求解地基—坝体系统的自振频率、周期和振型,按振型分解反应谱法计算地基—坝体系统的地震反应。结果表明,地基—坝体系统前6阶振型的振动主要是坝体的整体振动,而后面的高阶振动则主要是以坝顶或下游表面溢流墩的局部振动为主,地基的振动量很小;正常水位下地震时坝体的最大动位移发生在坝顶的顺河流向,最大值为22.1 mm,地基的位移很小;正常水位下地震时坝体的最大动应力分量发生在靠右岸2/3高程附近的横河流向,最大值为2.78 MPa。     

南水北调中线倒虹吸节制闸三向耦合地震响应模拟

以南水北调中线安阳河倒虹吸节制闸为例,采用振型分解反应谱法,考虑流固耦合、启闭机室、工作桥、检修桥及交通桥对闸室振动特性的影响和地基的参振作用,分析了最危险方向地震和三向耦舍地震激励下的振动特性及应力应变情况.结果表明,三向耦合地震能更准确地反映结构的地震响应;牛腿部位的抗震设计应考虑三向耦合地震的作用,其他部位仅考虑最不利方向的地震影响即能满足设计需要.     

基于流固耦合的卧式轴流泵叶轮模态分析

研究轴流泵转轮的振动特性,对于避免轴流泵工作时发生共振、保证水泵安全稳定运行有重要意义。运用有限元软件ANSYS Workbench,结合流固耦合方法,分析某泵站卧式轴流泵的模态,计算轴流泵叶轮转子在空气和水中的各阶固有频率及其振型,并分析了叶轮固有频率的变化规律及其原因。结果表明,水介质会引起叶轮各阶固有频率的降低,各阶固有频率降低系数的范围为0.10~0.38,降低系数大小与各阶振型有关,水中振型和空气中的振型相似,振幅有所减小,水体的附加振动质量是引起叶轮各阶自振频率降低的原因。     

基于MARC振型分解反应谱法的重力坝抗震安全评价

针对大型通用有限元软件MARC在振型分解反应谱法分析中的不足,采用Fortran编制子程序,对MARC进行了二次开发。以某重力坝溢流坝段和挡水坝段为例,利用MARC子程序接口FORCDT编制相应子程序,将每个节点各阶振型对应的地震力读入MARC中,从而计算出大坝各阶振型地震力作用下的位移和内力,并采用SRSS(平方和开方)的方法求解结构响应。结果表明,该重力坝的安全性满足抗震规范的要求。     

风力机塔架的结构动力分析

阐述了风力机塔架的固有和固有振型、顺风向下塔架的风效应和位移响应，横风向塔架在尾涡激励下的风效应和位移响应以及由风轮旋转而引起的位移响应，给出了计算实例，为风力机塔架结构动力设计提供了有效方法。     

不同混凝土浇筑成型方式下高耸进水塔结构动力特性

为探究不同混凝土浇筑成型方式对进水塔的影响,使用时程分析法计算了地震作用下进水塔结构在不同浇筑成型方式下的动力响应,分析了塔体的动力特性,研究了浇筑成型方式对进水塔结构应力、位移的影响。结果表明,整体浇筑时进水塔横梁、拦污栅墩、纵梁处的第一主应力较分开浇筑时有较大改善;塔体与塔背回填混凝土整体浇筑时进水塔顺河向、竖向、横河向的位移最大值较分开浇筑时有一定幅度的减小;采用塔体与塔背回填混凝土整体浇筑的浇筑成型方式,能有效降低进水塔结构的位移与应力,对其抗震性能的改善具有重要作用。     

基于三维粘弹性边界的升船机塔柱结构地震响应分析

以金沙江下游支流上某拟建升船机塔柱结构为例,通过ABAQUS有限元软件,采用编写的计算程序实现了三维粘弹性边界及地震动输入,并通过算例验证了所提方法的正确性。采用考虑无限地基辐射阻尼的三维粘弹性人工边界模型及无质量地基模型,分析了高扬程大型升船机塔柱结构在横河向及顺河向7度地震作用下的动力响应。结果表明,塔柱结构顶部横河向位移大于顺河向;塔柱筒体与筏形基础接触面出现应力集中现象,承受较大的压应力,筏形基础顶部中间部分两端承受较大的拉应力;与无质量地基模型计算的动力响应相比,粘弹性人工边界模型计算的塔柱结构动力响应相对较小。     

不同方向地震激励对水工隧洞位移的影响

目前在研究水工隧洞地震响应时只考虑了单向地震激励,忽略了双向地震激励,故不能合理地分析不同方向地震激励对水工隧洞位移的影响。因此,选取合理的材料参数和模型边界条件,应用ANSYS建立了某水工隧洞的三维有限元模型,对单向地震激励和双向地震激励下的水工隧洞进行了位移分析。结果表明,不同方向的地震激励对水工隧洞的水平位移和竖直位移影响不同,水平位移主要受x方向地震激励影响,竖直位移主要受y方向地震激励影响,并根据单向地震激励和双向地震激励存在的相关性,建立了位移数学关系模型。     

基于ADINA的某重力坝闸墙动力响应研究

大坝顶部闸墙在强震作用下易震损,变位较大,从而对闸门安全运行产生影响,为此探讨地震作用下坝顶闸墙的动力响应十分重要。应用大型有限元分析软件ADINA建立了典型坝段、地基及顶部闸墙结构的整体三维数值仿真模型,地基采用Mohr-Coulomb模型,坝体和闸墙采用concrete模型,输入人工拟合的地震波研究了两种布置型式的闸墙动力响应和极限抗震能力。结果表明,#2坝段闸墙的结构型式在地震作用下会产生较大的横河向变位,设计地震作用下闸墙横河向最大相对位移已达到6.496 mm,但残余相对位移较小;#2坝段允许承受的地震波峰值为0.22g,此时闸墙底部已发生贯穿破坏,闸墙横河向的残余相对位移为-11.637mm,这可能对闸门的安全运行产生影响。     

密松水电站副厂房结构抗震分析

水电站副厂房是设置重要电气设备和工作人员工作的主要场所,其抗震安全性直接关系到整个电站的安全运行,以密松水电站副厂房为例,采用振型分解反应谱法对其结构进行抗震计算分析,给出了结构自振特性及在地震作用下的动应力、动位移,并采用最不利组合法将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,对叠加后的结构应力及位移进行评估分析。结果表明,高地震烈度下,副厂房结构上部纵、横梁底部应力较大,建议在这些部位增大梁截面尺寸或加强配筋,以保证副厂房结构的安全运行。     

高拱坝流固耦合动力特性研究

高拱坝的动力特性分析是高坝抗震设计的重要内容。结合拉西瓦拱坝,考虑流固耦合作用及粘弹性边界影响,建立拱坝—地基—库水三维有限元模型,以研究库水对拱坝结构振动频率和振型的影响,借助反应谱理论对拱坝进行反应谱计算与分析。结果表明,坝体位移以顺河向为主,位移最大处出现在坝顶;坝体应力主要为拉应力,应力最大处出现在坝顶附近,计算结果与事实情况相符,符合拱坝震动的一般规律;在设计反应谱的振动作用下,该拱坝未出现大范围的破坏,满足《水工建筑物抗震设计规范》要求。     

考虑流固耦合的充水式橡胶坝自振特性研究

为保证实际运行中橡胶坝的结构安全,考虑坝体和水体流固耦合的相互作用,利用有限单元法计算了充水式橡胶坝的自振频率和周期,研究了不同坝高、内压比及上游挡水等对橡胶坝自振特性的影响。结果表明,充水式橡胶坝的振动为坝体的整体振动,自振频率较小,振动方向主要为顺河向;随着坝高的升高,坝体的基频变小,自振周期变大;随着内压比的增加,坝体的基频变大,自振周期变小;上游挡水时的自振频率较无水时的有明显降低,可为橡胶坝设计提供参考。     

部分灌浆失效(有缝)拱坝及重力墩的承载力研究

本文通过物理模型试验,分析研究了拱坝在部分灌浆失效(存在纵横缝)情况下的应力分布及位移.分析了纵横缝及地震荷载对坝体工作状态的影响.通过超载试验研究了有缝拱坝及重力墩的破坏形态与最大承载力,指出了做好纵横缝灌浆的重要性.     

基于不同结构的漂浮式风力机Spar平台静动力学性能研究

为研究不同结构漂浮式风力机平台的静动力学响应,基于UG参数化建模的二次开发,建立了OC3-Hywind-Spar平台三维实体模型,采用有限元方法对所建模型进行模态分析,对比各模型固有频率、最大位移量以及最大应力分布情况,并进一步分析其谐响应规律。研究表明:平台的固有频率远离平台服役时所受载荷的对应频率,不会发生共振;平台附加环向筋与纵骨可以有效地降低平台在其各阶振型中的位移量与应力;附加环向筋与纵骨的平台可更好地避免共振发生,其发生较大共振的频率约0.8 Hz,响应值远小于其它结构平台,表明了附加环向筋与纵骨对平台安全性与稳定性有较大提升。     

土工格栅加筋土石坝的试验和数值模拟研究

为进一步了解土工格栅加筋土石坝的变化特性,对土工格栅和堆石料接触面特性进行了拉拔试验,发现接触面上的剪应力较大,且随上覆压力的增加而增加;试验拉拔位移主要为土工格栅的伸长量,接触面上的相对位移较小,因此加筋土石坝数值模拟应设置土工格栅和堆石料接触面变形协调,并将试验结果应用于加筋土石坝的数值模拟中,分析了土石坝加筋前后应力变形特性和动力响应的变化规律。结果表明,加筋对土石坝变形的抑制效果主要体现在地震工况下;加筋后坝体的地震永久变形有所减小,加筋对顺河向的地震永久变形抑制效果大于震陷;加筋后顺河向永久变形指向下游,最大震陷位于坝顶。     

水平轴风力机塔架的频率和振型特性实验研究

为了研究风力机塔架的振动特性,文章利用动态信号采集分析系统,对水平轴风力机塔架进行了实验模态分析和运行模态分析测试,得到了塔架静止与振动两种工况下的固有频率与模态振型,分析了塔架的振动特性。通过对风力机振动信号的频谱分析发现,风速小于10 m/s时,只能激励起塔架挥舞方向与摆振方向的二阶模态;通过对风力机塔架的模态分析发现,风力机发生振动,塔架固有频率与模态振型发生小幅度改变;随着风速和振动烈度的增大,塔架模态参数的变化幅度随之增大。该研究可以为风力机塔架优化设计提供借鉴。     

基于有限元法的水轮发电机转子偏心运行轴系模态分析

针对发电机质量偏心问题,分别探讨了偏心距离及导轴承刚度变化对机组振动特性的影响。首先对导轴承进行参数化处理,整机轴系建模后,通过FEM模态分析方法计算得到前10阶临界频率及振型的模态分析结果,进一步确定位移变形集中的危险点。然后对比不同约束条件下振型、临界频率、导轴承中心点振型轨迹,获得转子质量不对中造成的机组振动特性为因机组的转子偏心旋转造成轴瓦间隙逐步扩大,而机组振动信号中主频不变,计算结果与现场实际测量数据一致。     

厂顶挑流式水电站接缝问题研究

为探明厂顶挑流式水电站不同接缝处理方式对厂坝结构的影响,利用有限元法对厂坝接缝问题进行了仿真模拟和敏感性分析,探讨了不同接缝处理方式的利弊及填缝宽度对厂坝结构的影响。结果表明,全部连接对改善大坝受力状态更为有利,上分下连对厂房结构更为适合。对于上分下连的接缝方式,上部填缝宽度与大坝坝踵拉应力和顺河向位移呈正相关性关系,与厂房底板最大压应力和顺河向位移呈负相关性关系。研究结果可为工程设计提供参考依据。