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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

进水塔塔背回填抗震设计优化研究与动态响应

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。     

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     

双江口进水塔塔背回填混凝土稳定性数值仿真研究

水电站进水塔塔背回填混凝土对整个塔体的受力至关重要,合理的回填高度要求在低成本、低投资的基础上能够实现塔体的安全运行,而塔背回填混凝土的合理设计、施工则是保证工程安全的前提,因此,对于双江口进水塔塔背回填混凝土稳定性研究具有重要工程意义。本文通过建立进水塔塔背岩质边坡的计算模型,采用有限差分法分析了回填过程混凝土和边坡的稳定性,考虑了回填混凝土与边坡接触面(岩-混凝土接触面)的相互作用。结果表明:塔背回填混凝土分层施工过程中混凝土以及岩质边坡整体稳定性较好;岩-混凝土接触面直接影响模型的应力、位移场分布特征,其力学参数的选取和设计对回填混凝土施工工艺优化具有重要参考价值。     

回填混凝土对高耸引水塔架动力特性的影响

东庄水利枢纽工程导流洞进水口塔架体型巨大,最大塔高61.5 m,塔体宽度26.5 m,顺水流方向长度26 m,最大设计过流流量5 300 m³/s,塔架所处的岸坡陡峻,因此十分有必要研究该塔架的动力特性。采用反应谱法研究该塔架在地震作用下的动力特性,系统研究了塔后回填混凝土的高度对进水塔的自振频率、变形和应力的影响。计算结果表明：塔体后混凝土回填比在0.80左右时,既能满足塔架结构安全性要求,也可以满足经济性要求。     

阿尔塔什水电站联合进水口塔群三维有限元静动力分析及配筋设计

通过建立山体、回填混凝土以及进水口塔群三维网格模型进行有限元分析,基于子程序成功开发了4节点单自由度用户单元,较好地模拟了动水压力与结构之间的相互作用,并采取振型分解反应谱法进行动力分析,对塔群结构和地基的应力及变形分布规律进行分析研究。通过进水塔结构、地基应力及位移等计算结果,论证塔体的结构稳定性及安全性,并对阿尔塔什水电站联合进水塔群结构进行应力配筋计算以及地基承载力验算。结果表明:对于基础是变截面的塔体底板,上表面的应力控制工况为运行期,下表面控制工况是检修期;对于基础为非变截面的塔体底板,应力控制工况为检修期。两侧边墙应力控制工况为运行期+横竖向地震;后胸墙及中墩应力控制工况为运行期+纵竖向地震。依此,为今后联合进水口塔群结构稳定与配筋计算提供借鉴。     

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。     

卡拉贝利水利枢纽联合进水口进水塔群的布置及抗震设计

卡拉贝利水利枢纽进水口塔群设计面对高烈度地震频发、多泥沙、高水头运行等不利条件,通过对塔群设计遭遇的这些难题的分析认为,需从塔群布置、枢纽防沙、孔口尺寸和高程的确定及抗震设计等方面采取应对措施。因此提出了如下措施:设置高水头下的深式进水口,为确保水库运行安全,有条件时建议设置两条深孔泄洪洞;由于水库调节库容设计时已考虑水库运行50年泥沙淤积量,因此枢纽防沙主要是电站防沙,设计中通过抬高发电洞进口底板高程、前沿平齐布置等措施减少泥沙对机组磨损,同时制定合理的水沙调度方案使水库长期发挥效益;深式进水口各进口尺寸高程的确定需满足淹没深度、高水位泄洪、低水位排沙、导流度汛及放空等要求;综合分析考虑有限元和材料力学两种方法的计算结果,在回填混凝土顶面竖向应力较大处应增加竖向钢筋,以加强抗震措施。     

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。     

强震作用下进水塔非线性时程分析

进水塔是水利枢纽输水系统的首部建筑物,是宣泄洪水的安全通道。通常在强地震作用下进水塔塔体响应强烈,局部混凝土进入塑性阶段,甚至产生破坏,针对此种情况,采用时程分析法,对某实际工程进水塔施加强地震作用,考虑塔体混凝土材料的非线性,对进水塔进行非线性时程分析。结果表明:进水塔在地震作用下,塔体响应随着地震作用的加强而加强,塔体腰部(塔体与塔背回填交界部位)混凝土最早进入塑性阶段,塑性破坏程度随着地震作用的推移与加强而加重,并从此部位向四周扩张,此部位为结构薄弱部位,这是因为结构自身特性与此部位为几何突变部位。研究成果对进水塔的设计与施工具有借鉴意义。     

小型水库岸塔式进水口整体稳定计算及经验总结

岸塔式进水口依靠塔底的基础和塔背的岩体来支撑并维持其稳定,具有适应范围广、水沙调节易等优点,已被许多小型水库工程所采用。目前小型水库岸塔式进水口的整体稳定性计算主要采用结构力学方法。对小型水库岸塔式进水口的整体稳定计算进行了实例分析和验证,并将自己的设计经验进行了总结。     

岸塔式进水口整体稳定计算方法的探讨

由于岸塔式进水口背靠岩体，靠基础和塔背的岩体来支撑并维持稳定，具有独特的优势，已被许多工程所采用；但对于其整体稳定的计算方法，仍有不少问题还没有得到解决。通过对其整体稳定计算方法的分析、总结、补充和验证，完善了岸塔式进水口整体稳定的计算方法。     

金安桥水电站引水发电系统设计

金安桥水电站引水发电系统设计中面临的主要技术问题有:电站进水口结构设计、压力背管形式、钢管过缝措施、蜗壳外围混凝土结构设计、地震高烈度区厂房结构抗震设计等。对以上问题进行了多次分析研究,提出了技术可行、经济合理、施工方便、便于运行管理的工程优化方案。     

在L形地基上的官地水电站进水口塔体施工仿真分析

官地岸塔式进水口坐落在L形地基上,自重等荷载由水平地基与竖向地基联合承载,荷载的施加方式直接影响应力的分布形式。为了能够更加真实地反映这种影响进行了施工仿真分析,分析中依施工进度进行逐层加载,保证基础与结构的变形协调,同时考虑了施工中的沉降控制,得到完建时结构的应力。分析表明,在考虑施工仿真情况下,削弱了塔背山体对塔体的约束作用,塔体的变形和应力更加符合实际。