考虑接触非线性的进水塔动力响应分析

进水塔处于水利枢纽的咽喉部位,在地震时确保其安全对整个工程意义巨大.进水塔塔后高回填在地震时可能与进水塔分开、接触或滑移有关,通过引入接触单元考虑两者之间的相互作用.采用动力时程分析方法研究了塔体结构薄弱位置处应力、应变特点及规律,对水电站进水塔结构与塔后回填混凝土的接触部位进行了地震反应分析研究.分析结果表明,在地震...     

地震作用对小浪底水利枢纽2号进水塔的影响分析

利用8-21节点块体单元离散小浪底工程2号进水塔，针对六种不同工况进行静动力分析，以了解地震作用对进水塔各方面的影响，经分析认为；地震作用下，塔顶动位移比静位移大5-6倍；垂直水流向地震比顺水流向地震对内力的影响大；工作门挡水比事故门挡水时的地震工况所产生的内力要大；地震作用对塔体压应力的影响比对塔体拉应力的影响大。     

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。     

考虑地震行波效应的大型水电站高耸进水塔群响应分析及碰撞研究

摘要：大型水电站进水塔塔群横向跨度大，地震空间效应会对塔群产生影响，工程界十分关注，真实模拟塔群结构对地震行波效应的响应也是计算分析的一个难点。本文采用直接加速度多点输入模拟大跨度结构在地震空间变化时的结构振动形态，用动接触方法模拟相邻塔段之间相互作用。计算表明对于大跨度高耸结构，地震行波效应对塔体动力反应有存在一定的影响，设计中需给予考虑；考虑行波效应时塔段之间分缝张开、而且有塔段碰撞现象；考虑地震行波效应与否对塔体顺水流向位移影响不大，对应力分布及最大值影响不明显。     

塔背回填混凝土对进水塔地震响应的影响分析

塔背回填混凝土将岸塔式进水塔和山岩连成一体,提高了进水塔整体刚度,有效改善了塔体在地震情况下的拉应力幅值,对进水塔结构的抗震设计非常关键。以某水电站的岸塔式进水塔为例,针对不同高度塔背回填混凝土的塔体模型进行三维有限元静动力计算,以分析回填混凝土对进水塔地震响应的影响。     

考虑地震行波效应的大型水电站高耸进水塔群响应分析

本文基于行波法结构振动反应的基本方程,采用直接加速度多点输入模拟大跨度结构在地震空间变化时的结构振动形态,用动接触方法模拟了糯扎渡水电站进水口整体塔群在地震作用下的响应和相邻塔段之间的相互作用。实例计算表明,对于大跨度高耸结构,地震行波效应对塔体动力反应存在一定的影响,设计中需给予考虑。考虑行波效应时塔段之间分缝张开,而且有塔段碰撞现象。考虑地震行波效应与否对塔体顺水流向位移影响不大,对应力分布及最大值也影响不明显。     

基于SAP2000的进水塔结构静力弹塑性分析

结合工程实例,采用SAP2000中的框架单元和分层壳单元对进水塔结构进行Pushover分析和比较,表明两种单元均能较好的模拟结构的弹塑性特性;通过对Pushover分析与非线性时程分析结果的对比,发现两种方法的计算结果能吻合较好,所以Pushover方法可以对进水塔结构在罕遇地震作用下的抗震性能做出合理的评价?     

基于时程分析法混凝土重力坝地震损伤研究

本文基于时程分析法并在ABAQUS有限元软件的支持下对某碾压混凝土重力坝展开了地震下的损伤破坏研究。结果表明:大坝混凝土的损伤于坝踵最先出现,随后坝趾发生损伤,损伤区域随地震加载逐渐由坝踵、坝趾向坝体内部及坝底扩散,大坝受到中等程度损伤,但并未受到破坏。     

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。     

混合式闸墙与基岩间的非线性接触分析

针对广西西津船闸闸墙的结构布置,采用连续介质非线性理论和有限元法,建立数学模型,分析了衬砌墙墙体与基岩之间的接触状态和接触应力,揭示了墙体与基岩应力分布的基本规律,对基岩上闸墙体型的优化设计提供了参考。     

上-下部结构相互作用对水电站厂房地震响应的影响研究

为了探究上-下部结构相互作用对水电站地面厂房地震响应的影响,基于工程实例,针对当前普遍应用的简化分析方法,确定了4种方案对比分析下部结构的放大效应、上下部结构的耦联以及下部结构混凝土材料采用线弹性本构模型对厂房结构地震响应的影响。结果表明:不考虑下部结构放大效应或者不考虑上下部结构耦联会使厂房结构的地震响应偏小且偏差较大,据此设防将不利于结构的抗震安全;不考虑下部结构混凝土材料的塑性力学行为时,厂房结构的地震响应偏大但较为接近真实值,进一步比较结构的各项能量分配和受拉损伤演化过程,此方案上部结构的塑性变形耗能和损伤耗能均减小,损伤范围也减小,下游墙体的损伤程度却更为严重,但结构破坏模式相似,均为上下部结构的相交部位发生损伤破坏,所以认为应用此方法做抗震简化分析能够较为准确地反映上-下部结构的相互作用,并且有利于水电站地面厂房的抗震安全。     

基岩爆破损伤的数值模拟及其工程应用

本文以三峡工程基岩开挖爆破为背景，通过定义损伤变量，导出其损伤发展方程，建立了模拟基岩爆破损伤范围的本构模型，并将其嵌入ＳＨＡＬＥ程序的框架之中，实现了基岩开挖爆破损伤范围的数值模拟．     

基于反应谱和时程法的深孔放空洞进水塔三维有限元动力分析

深孔放空洞结构的安全可靠直接关系到整个水电站枢纽的正常运行,深孔放空洞进水塔体作为结构"龙头",其结构安全可谓重中之重。文章基于ABAQUS有限元软件分别采用反应谱法和时程分析法分析地震作用下放空洞的受力特性,明确地震作用下放空洞的危险部位,研究结论对类似高耸结构抗震设计具有指导意义。     

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。     

地震条件下拱坝库水相互作用的试验研究

本文第一部分简要介绍通过室内模型试验研究可压缩库水共振效应的初步成果。试验是对固定在3倍于坝高的矩形水槽中的筒形拱坝进行的。考虑了库底淤砂效应,并和用边界点法进行计算的结果作了比较,进一步探讨了在实际工程中影响库水共振效应的各项因素。 第二部分,通过在白山拱坝模型实测,以及用三向电拟试验求得的振型动水压力,校验了用流固耦合有限元法及目前常用的修正威氏(Westergaard)公式求得的结果。验证表明:流固耦合的有限单元数学模型给出的结果与试验结果很符合,而修正威氏公式给出的结果偏大。     

地震动设计反应谱特性对进水塔增量动力分析结果的影响研究

汶川地震后相关部门结合震害调研和抗震经验对水工建筑物抗震设计规范进行了修编,标准设计反应谱曲线下降段指数由0.9调整为0.6,场地类别及其相关的反应谱特征周期有所调整。根据新老抗震设计规范的不同规定,对我国西南某水电站进水塔进行增量动力分析,研究比较新老标准设计反应谱特性的变化对进水塔增量动力分析结果的影响。研究表明,根据旧规范DL 5073—2000,满足最大设计地震要求的进水塔抗震能力为0.299 g,而根据新规范NB 35047—2015,抗震能力为0.192 g,降低了35.8%。因此,标准设计反应谱特性的变化对进水塔增量动力分析结果的影响显著。研究结果可为水工抗震规范的应用和工程抗震设计提供有益的参考。     

三峡泄洪坝段纵缝对地震反应影响的研究

 泄洪坝段是三峡工程的重要建筑物之一,最大坝高 181.0 m ,以前的大坝抗震分析是按整体结构模型。现按实际情况设置施工纵缝,研究在地震作用下纵缝的接触状态以及泄洪坝段的响应。分别建立整体、有纵缝无间隙和有间隙 3 种模型进行地震响应分析比较,缝面按接触状态非线性问题处理,计算采用时间逐步积分法。研究结果表明：整体坝与有纵缝坝的地震动力响应存在着差异,有纵缝坝似 3 根叠梁 , 缝两端的两侧应力不连续,但三峡泄洪坝仍能保持与整体坝基本相同的功能。     

混凝土大坝地震损伤分析

基于大坝混凝土的地震反应特点及损伤力学的基本概念,建立了一种考虑残余应变的混凝土 非线性损伤模型。模型中假定混凝土的损伤是各向同性的,损伤状态由拉、压损伤变量予以描述;模 型考虑拉损混凝土反向受压时刚度恢复及受损混凝土却载后存留一部分残余变形,单轴时损伤及残余 变形的发展由一组经验曲线表示;混凝土损伤准则由Drucker-Prager曲线形式给出;模型中待定参数 由混凝土材料试验结果确定。采用简单的算例对该模型进行考核,并将其应用于Kyona坝体的地震损 伤分析中。     

土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用研究

在我国西部强震区拟建的土石坝多坐落于覆盖层上,覆盖层土体具有动力非线性和饱和特性,土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用复杂。为研究土石坝-覆盖层-基岩体系动力相互作用特性,分别采用地震动一致输入方法(联合地震惯性力和约束边界)和非线性波动输入方法(联合自由场非线性动力响应和非线性人工边界),对覆盖层上土石坝进行有限元动力反应分析,考虑了覆盖层厚度、土体动力特性、地震强度及地震波频谱特性的影响效应,着重讨论了大坝的加速度反应峰值。结果表明:在覆盖层土体饱和特性的影响下,一致输入方法不能合理模拟大坝体系动力的相互作用,所获得的坝体竖向加速度反应误差显著。非线性波动输入方法理论上更为严密,其所获得的坝顶竖向加速度峰值较一致输入方法降低明显,降低率为20%～62%,且当输入地震动以高频成分为主时一致输入方法的误差较大。对于坝顶水平向加速度峰值,非线性波动输入方法较一致输入方法的降低率为5%～32%。当土体材料阻尼效应明显时一致输入方法的误差较小,当输入地震动以低频成分为主时其误差较大。一致输入方法会明显低估覆盖层上土石坝的极限抗震能力。当土石坝可能遭受竖向分量较大的近场地震时,有必要采用非线性波动输入方法评价大坝抗震性能。     

基于CAD/CAE技术的水电站进水塔设计

基于现代设计方法的思想,对水工建筑物的现代设计方法进行探索,通过CAD三维软件的参数化功能进行结构设计,将建立的模型导入CAE软件进行求解及后处理。整个过程为软件间无缝集成,实现了CAD、CAE之间的有效结合,可将CAE分析结果快速反馈于CAD设计,对初步设计不合理的地方能够便捷地进行修改,为大型水利水电工程节省设计周期。