水电站厂房结构梁板柱系统动力特性研究

为研究厂房不同楼板结构型式和立柱布置条件下梁板柱系统振动特性的差异,结合泸定水电站地面厂房的实际建立三维有限元模型,对梁板和厚板两种结构型式的自振特性和机组振动荷载下的振幅进行了研究。结果表明,在保证混凝土方量一致的前提下,梁板结构的自振频率略高于厚板结构。随着楼板厚度的增大或者立柱个数和截面尺寸的增加,楼板自振频率逐渐提高,机组动荷载作用下的结构振幅有所减小。但当楼板厚度达到一定值时,其自振频率的增加幅度和结构振幅的降低幅度越来越小。相对而言,增加立柱个数和截面尺寸比增加楼板厚度对楼板抗振更为有利,但有可能带来厂房布置上的困难。因此,实际工程中应综合考虑厂房结构混凝土方量、施工难度和结构布置等因素选择具体的楼板结构型式和立柱布置方案。     

屋架不同连接模拟方法对水电站厂房动力特性影响分析

研究水电站厂房屋架与上下游排架柱在不同连接方式下的动力特性,分别采用虚拟介质法（方案一）以及上游端简支、下游端铰支座（方案二）的两种螺栓连接模拟方式进行对比分析,计算厂房自振、在机组以及地震荷载作用下的动力响应。自振特性分析得出方案二提高了上部结构的刚度,但整体频率小,方案一更符合实际;在机组振动荷载作用下,上部观测点采用方案二时总位移最小,其余观测点采用方案一时总位移最小。对于厂房整体结构,方案一有利于减小结构的拉应力;在双向地震荷载作用下,方案一发电机层楼板以下最大动位移大于方案二,其余观测点小于方案二。综合比较厂房结构的振动反应,当屋架和排架结构间采用虚拟介质法模拟螺栓连接时,在机组和地震荷载作用下位移和应力响应峰值总体较小,抗振性能更好。     

机墩厚度和开孔率对水电站厂房结构振动特性影响分析研究

本文针对机墩厚度和开孔率对水电站厂房结构振动特性影响的问题,以某大型水电站厂房2号机组段为计算对象,以机墩厚度和主要廊道开孔尺寸为变量拟定不同机墩结构,进行厂房结构自振特性和正常运行工况机组振动荷载作用下谐响应分析.计算结果表明,机墩厚度和开孔率对厂房整体结构及楼板结构的自振频率和振型影响较小,机墩厚度的增大可以提高厂...     

水电站地下厂房楼板结构设计对振动特性的影响规律

以某大型水电站为工程实例,为研究板梁结构、等方量厚板结构和等静力刚度厚板结构三种形 式楼板结构振动特性的差异,建立地下厂房三维有限元模型进行不同楼板结构动力特性的对比分析。 结果表明:在机组动荷载作用下,不同形式楼板结构的动力响应差别并不明显;在脉动水压力作用下,当 荷载频率接近楼板低阶自振频率时,板梁结构振幅较小,有一定优越性,但从总体上评价,特别是在高频 区域,厚板结构的振幅更小,抗振性能更好。     

水电站机组支承体系与厂房耦合振动分析

为了研究水电站厂房振动过程中电站机组轴系及其支承体系的耦联作用,分别对不考虑机组支承体系的厂房结构(方案A)、简化机组支承体系的厂房结构(方案B)、有完整机组轴系及其支承体系的厂房结构(方案C)三种方案进行动力分析,计算厂房结构的自振特性和在机组径向荷载作用下的动力响应。结果表明,三种方案下厂房整体自振频率及振型表现基本一致,机组轴系及其支承体系对厂房整体结构自振特性无明显影响,但是对厂房局部振动尤其是与机组支承体系相连接的局部结构自振频率与振型会产生一定影响。在计算机组径向荷载作用下的厂房动力反应时,方案A典型部位位移最小,方案C较大,方案B最大,说明在计算机组荷载作用下的厂房动力响应时需要考虑机组轴系及其支承体系的作用。考虑到建立完整机组支承体系过程较为复杂,建议在计算过程中采用简化的机组支承体系进行厂房结构动力分析。     

琼中抽水蓄能电站地下厂房结构振动特性分析

结合琼中抽水蓄能电站地下厂房实际情况建立了三维有限元模型,提取结构的模态分析了厂房结构的自振特性,基于谐响应法分析了地下厂房结构在各种工况机组动荷载作用和脉动压力作用下的动力响应,并根据国内相关文献及国外的相关标准提出了适用于琼中抽水蓄能电站地下厂房的振动控制标准。研究结果表明,合理选择围岩与厂房的连接形式,能够有效地优化结构整体动力特性;在机组振动荷载作用下机墩和楼板结构的振动响应较大,但机墩和楼板结构的振幅、振动速度和振动加速度等均在允许范围内;在额定出力条件下运行时,无翼区和转轮出口管附近区域的脉动压力,即优势频率为56.25 Hz对应的脉动压力是影响地下厂房楼板、立柱、风罩等结构振动的主要部分。     

某水电站厂房下部结构抗振分析

文章主要探究了发电机层楼板对风罩的约束以及蜗壳顶板的厚度对风罩、机墩与蜗壳顶板组成的整体结构的自振特性的影响,以国内某一水电站厂房为例,取其风罩、机墩、蜗壳顶板作为整体进行数值模拟计算其自振频率,通过分析比较得出:发电机层楼板对风罩的作用不可忽视,可以有效提高整体的刚度;随着蜗壳顶板厚度均匀增加,整体结构的自振特性在各阶呈现规律性变化。     

水电站厂房结构自振特性与止水优化分析

水电站地面式厂房发电机层以上的墙柱通常是受振动影响最大的部位,为了研究厂房上部结构的连接方式和止水布置位置对结构的受力特性的影响,以某电站厂房为例,采用ANSYS软件,建立厂房上部的墙柱结构有刚度较大的钢架连接和无钢架连接2种模型,分析其对结构自振的影响。基于设计推荐方案,研究止水结构对厂房受力特性的影响,分别在2个具有代表性的工况下进行论证分析。计算成果表明:将厂房上部结构用钢架连接成整体后,对结构的振动特性影响总体有利,但改善幅度不明显;止水位置对蜗壳部位的受力特性影响较为显著。上述研究成果可为水电站厂房的结构设计与止水受力优化提供有益参考。     

基于结构声强的水电站厂房振动传递路径研究

基于结构声强理论对ANSYS进行二次开发,实现了水电站厂房结构声强计算及矢量可视化。以一大型水电站坝后式厂房为研究对象,对其在机墩垂直动荷载和尾水脉动荷载分别作用下的结构声强进行了计算和分析。根据厂房立柱、楼板和风罩等部位的结构声强值和矢量图得到了该电站厂房结构振动的主要传递路径。研究结果表明,该厂房振动传递的主路径为:振动通过机墩或蜗壳外围混凝土结构传递到柱梁和风罩,再传到发电机层楼板;振动通过尾水管传递到蜗壳外围混凝土,然后传到机敦,接着传到风罩、柱子和梁,再传到发电机层楼板。结构振动传递路径可为水电站厂房结构优化设计和减振提供技术支持。     

溧阳抽水蓄能电站地下厂房结构动力响应分析

以溧阳抽水蓄能电站地下厂房为原型,运用大型有限元计算程序ANSYS建立三维有限元模型,采用模态分析方法分析厂房结构的自振特性,基于谐响应法分别分析地下厂房结构在机组动荷载和水轮机流道脉动压力荷载作用下的动力响应。计算结果表明,各种振源对厂房整体结构的影响不大,在机组振动荷载及脉动压力分别作用下,结构的振幅、振动速度和加速度等均在允许范围内,厂房结构设计合理。     

龙头石水电站厂房振动分析

通过建立龙头石水电站厂房三维有限元动力分析模型，研究了厂房固有振动特性并进行了共振复核，同时研究了机墩在各种动荷载作用下的振幅和应力。利用动力法计算厂房在水力激励荷载作用下的振动反应，并根据国内外有关振动规程，对振动加以评价。研究结果表明，厂房上部框架结构自振频率与机组转频相差不大，可能发生共振，根据计算结果提出了修改设计的建议。厂房整体结构刚度较大，振动反应基本在允许范围内，可以满足设计要求；共振区振动反应较为突出，应重点关注。振动应力较小，不应成为控制参量。     

水口电站主厂房裂缝成因探析

水口电站主厂房发电机层楼板、排架柱、牛腿与楼板接触等处出现较多裂缝。通过现场照相、图像校正和描绘方法,获得了裂缝分布特征,结合建筑物结构特性与荷载情况,分析认为蜗壳水流脉冲压力及机组机械振动是水口电站主厂房裂缝的主要成因。     

水电机组轴系电磁振动特性实测与仿真分析

采用水电机组实测振动数据分析与轴系模型仿真验证相结合的方法,研究了某半伞式两导轴承轴流转桨式水电机组轴系在电磁力影响下的电磁振动特性。通过分析水电机组现场变励磁试验过程中的实测振动数据,总结出机组的实测电磁振动特性规律;利用机组轴系的有限元分析模型和不平衡磁拉力简化计算方法,对机组轴系在电磁力作用下的电磁振动响应进行了仿真验证。结果表明:该水电机组加励磁电流后,机组轴线发生显著偏移,同时上导轴承处的摆度明显增大,而水导轴承处的摆度反而有所减小;仿真验证结果与实测分析结果相吻合,较好地揭示了水电机组轴系电磁振动现象产生的原因。     

交通荷载作用下焦作地区饱和粉质黏土变形特性及影响因素分析

为研究焦作地区长期交通荷载作用下典型饱和粉质黏土变形特性,利用动三轴试验方法对原状粉质黏土进行单样逐级和多样恒定幅值动力加载试验,从应变-振动次数变化曲线、动应力-应变滞回曲线2个方面重点分析了动应力、围压、固结方式以及振动频率对土体变形的影响。结果表明:焦作地区典型粉质黏土动应变随振动次数变化模式主要分为稳定型和破坏型,很少出现临界型;单样逐级加载会使土体强度增大,结构产生破坏所需的动应力幅值升高,平行多样恒定幅值加载中试样破坏前后可能存在一个明显的临界动应力值,动应力超过临界值后,试样变形急剧增长,低振动次数内便产生破坏;围压、固结比增大都会使土体强度升高,产生的可恢复弹性变形减小;振动频率对土体变形的影响可能存在一个临界频率值,在这个值前后土体变形都会增大。研究成果对保证研究区交通设施的安全运营具有重要意义。     

机组振动荷载作用下大型水电站厂房振动反应分析

随着水轮发电机组单机容量的提高,机组转动部件的重量、轴向水推力以及作用在支撑结构上的机组偏心力、不平衡磁拉力及电磁扭矩均会显著增大。为确保结构安全,对大型水电站厂房进行在机组振动荷载下的振动反应分析具有十分重要的意义。以锦屏一级水电站地下厂房为例,采用三维有限元法,计算了正常运行工况和事故工况下,厂房结构的振动位移、速...     

混凝土开裂对巨型水电站主厂房动力特性的影响

以三峡右岸电站某机组段厂房为例,利用有限元方法,分析了裂缝的存在对厂房自振和受迫振动特性的影响。采用了三种简化的裂缝处理方案,并针对每一种方案比较了有裂缝结构和无裂缝结构的动态特性。在受迫振动分析中,研究了脉动水压力作用下厂房的动力反应,包括振动位移、速度、加速度以及振动应力。结果表明,蜗壳外围混凝土薄弱部位出现的裂缝对蜗壳局部刚度有较大的降低,但对厂房整体特别是上部结构的动力特性影响较小;裂缝的存在没有使结构的振动水平超过推荐限值。     

厂顶溢流式水电站厂房振动分析

本文以国内某厂顶溢流式厂房为研究对象,建立了动力分析有限元模型,结合厂房结构自振特性及可能的振源特性进行了共振校核。根据试验资料,利用相关分析原理推求了水流的点-面脉动压力转换系数,采用时程分析法比较了机组动荷载和水流脉动压力对结构振动响应幅值和频率特性的影响。研究表明,水流脉动压力频率与厂房结构的自振频率相差较大,不会引发厂房结构的共振;机组荷载是引起厂房结构振动的主要因素,水流脉动压力的影响较小;厂房上部结构的振动响应水平高于下部结构,因此设计中应注意上部结构的刚度突变问题。     

水电站地下厂房机墩结构动力特性分析中几点问题探讨

为了研究《水电站厂房设计规范》中圆筒式机墩动力计算的简化算法对机墩动力特性的影响,本文结合某大型水电站地下厂房,从空间特性、模型范围、荷载加载方式方面探讨其对机墩动力特性的影响。计算结果表明:结构空间特性对机墩动力特性的影响很大;局部结构对机墩动力特性有影响,不同围岩范围下机墩水平向振幅基本为恒值,垂直振幅有变化,当围岩范围取至9倍时,垂直振幅计算结果更准确;径向动荷载不同加载方式对机墩水平向振幅影响较大。     

水轮发电机组支承结构对机组轴系动力特性影响研究

本文采用Ansys分析软件中的APDL编程语言分析机组轴系统的动力特性。研究不同支承结构对水轮发电机组动力特性的影响。机组的支承结构——导轴承的动力特性随着大轴摆度和载荷作用方向而变化，且导轴承中油膜具有仅承受压力不承受拉力的特性，本文不仅考虑到导轴承动力特性的这种非线性特性，还考虑了机墩、厂房的柔性，建立了机组与机墩、厂房的耦联振动模型，研究机组与厂房耦合系统的动力学问题，揭示耦联振动的机理，分析水轮发电机组的动力特性及导轴承非线性特性、机墩、厂房的柔性对其的影响。通过三种机组支承结构模型的前四个机组动荷载旋转周期的瞬态分析结果，分析机组轴系统的动力响应，可知，采用耦联振动模型更加符合实际工程情况。