高耸进水塔结构塔背回填高度抗震研究

为了得到高耸进水塔结构塔背回填高度的合理值以降低塔体应力,在保证塔体安全运行的基础上降低成本,减少投资,以某工程为例,使用反应谱法计算了进水塔结构在地震作用下的动力响应并分析了塔体的动力特性,采用单因子变量法研究了回填高度对进水塔结构自振频率、变形和应力的影响。结果表明:随着回填高度的增加,塔体自振频率增大,塔体在地震作用下顺水流向和垂直水流向的位移峰值逐渐减小,塔体关键部位拉应力峰值先减小后增大。回填高度在某一高程下,塔体拉应力可达到最小值,同时塔体位移也较合理。综合应力和位移的分析成果,此算例推荐塔体既经济又合理的回填高度为0. 64倍的塔高,即塔背回填高度为35 m。     

联合进水塔塔背回填混凝土最优高度 三维有限元计算分析

当发生地震时,水电站进水塔塔背回填混凝土的高度对整个塔体受力至关重要,回填过高使得设计过于保守也会造成不必要的浪费,因此确定最优回填混凝土高度对减小联合进水口单项工程投资具有一定意义。通过建立进水塔塔群三维网格模型,采取振型分解反应谱法进行动力分析,结果表明:塔背回填混凝土高度对进水塔水平向位移有明显的限制作用,这对减小进水塔结构大变形及提高抗震性能很重要,最终通过混凝土回填量与塔体位移应力综合指标,得出塔群最优回填高度范围,为今后进水塔结构优化设计提供借鉴。     

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。     

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。     

高耸进水塔拦污栅墩连系梁结构体系的抗震分析

针对高耸进水塔拦污栅墩连系梁结构在地震作用下容易产生较大的拉应力的现象,采用ANSYS有限元分析理论,建立进水塔有限元模型,选用反应谱法计算进水塔结构在地震作用下的动力响应。通过设计3种方案,对比研究拦污栅墩连系梁结构存在的必要性以及横梁(垂直水流向)、纵梁(顺水流向)尺寸大小对进水塔关键部位的应力和形变的影响。结果表明:高耸进水塔结构,增大横梁尺寸可减小自身轴向拉应力、并限制拦污栅墩位移。而增大纵梁尺寸则会对局部结构产生不利影响,因此适当增加横梁尺寸,减小纵梁尺寸可有效降低成本,提高结构安全度。该研究可为结构相似的进水塔拦污栅墩的连系梁尺寸调整提供参考。     

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。     

高耸钢筋混凝土进水塔结构抗震稳定性分析与安全评估

为验算某水电站进水塔的抗震稳定性,基于ANSYS软件,采用振型分解反应谱法研究了进水塔结构在三向地震作用下的动力响应。然后将动力计算结果与静力计算结果叠加,通过ANSYS的二次开发技术求得不同工况下塔基面轴力、剪力和弯矩,进而分析了进水塔结构的抗滑、抗倾覆、抗浮稳定性。结果表明此进水塔的抗震稳定性符合规范要求,可供同类工程的设计与研究参考。     

基于波动理论的进水塔塔背回镇高度仿真分析

以波动理论为基础,采用粘弹性人工边界模拟地震波的远域能量逸散效应,用ABAQUS有限元软件分析地震荷载作用下,塔背回填高度对进水塔结构动力响应的影响。塔背回填处与进水塔塔背接触位置为结构几何突变部位,塔背回填高度对进水塔结构的应力集中区域影响明显。因此存在一个合理的塔背回填高度,其不仅可降低塔背地震荷载的放大效应,也能有效缓解局部区域的应力集中,对结构的整体抗震设计有利。     

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。     

百色水电站进水塔抗震分析

由于百色水电站进水口边坡地质条件复杂、有多条断层和裂隙、且地质风化严重,用协调的六面体单元考虑进水塔与地基相互作用的方法进行抗震分析非常困难.笔者提出对进水口边坡采用四节点四面体单元离散,进水塔采用八节点六面体单元离散的非一致网格协调位移解法来考虑进水塔和边坡之间的相互作用,在此基础上采用振型分解反应谱法对进水塔进行动力分析.计算表明,进水塔的强度和抗滑稳定性满足规范要求.     

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。     

沙牌水电站进水塔震损模拟分析

以沙牌水电站进水塔为例,研究了进水塔塔身以及上部排架在地震过程中的动力响应和震损机理。采用动力时程分析法计算进水塔在汶川地震作用下的加速度、位移和应力响应,并通过塔顶排架立柱极限承载力验算分析排架立柱震损破坏的原因。计算结果表明:进水塔动态分布系数大于规范建议值,刚度较小的主轴方向地震响应较大,立柱两端出现明显的应力集中。进水塔启闭机排架的震损是地震作用下压(拉)弯剪共同作用导致的,且立柱根部发生破坏,与实际资料吻合。     

水电站进水塔不同抗震验算方法对比分析

为了对西南地震高烈度区的水工建筑物进行抗震验算,分别采用拟静法和振型分解反应谱法对雅砻江官地水电站进水塔结构进行抗震分析.分析了两种方法下地震惯性力和动水压力计算的差异,并分别对进水塔进行了抗滑与抗倾覆稳定性验算.结果表明,两种方法计算得到的安全系数均符合规范要求,两者抗滑稳定系数相差不大,而抗倾覆稳定系数相差较大,用...     

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。     

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。