三峡水电站厂房结构动力分析与优化

对三峡水电站厂房结构的固有振动特性和在７度的震作用下的动力响应进行了整体有限元法分析计算,对各种技术设计方案和重要影响因素进行了分析比较,人自振特性、动位移和动应力的控制指标出发进行了动力优化设计,提出了抗震设计的理论依据。     

阿海水电站厂房结构抗振分析

以阿海水电站厂房结构为例,采用定性判别和定量分析两种方法评价了厂房结构抗振安全性,首先分析计算了主、副厂房及楼板等局部结构的自振特性,然后分析了3种潜在振源(机械、电磁、水力)的频率特性,并按共振校核法对厂房结构抗振安全性作出了定性判别,最后将机组水力激振作用下的厂房振动简化为简谐振动系统,采用逐步积分法定量计算了厂房结构的动力响应,所得结果可为厂房抗振设计提供参考。     

去学水电站厂房振动响应混沌特性分析

为研究去学水电站厂房振动系统的混沌特性,明晰振动系统产生混沌现象的原因,采用饱和关联维数和最大Lyapunov指数两种方法,定量分析水电站厂房振动响应的混沌特性。利用完备总体经验与奇异值联合模态分解(简称CEEMDAN-SVD)提取代表不同成分的分量信号,计算不同分量的混沌特性指标,分析水电站厂房产生混沌现象的原因。结果表明,水电站厂房振动系统具有混沌特性,且尾水脉动是水电站厂房振动系统产生混沌特性的主要原因,而机组运行的振动激励掩盖了部分尾水脉动的混沌特征。研究结果为优化水电站厂房机组的开度与开启方式提供了理论基础,为监测及预警水电站厂房的运行状态提供了新思路。     

地震荷载作用下水电站厂房结构的振动应力分析

结合三峡右岸电站某机组段建立了三维数值计算模型,采用有限元与无限元耦合系统模拟水电站厂房结构无限域地基问题并应用时间历程分析法进行地震荷载作用下的动力响应计算。在蜗壳结构外围混凝土发生塑性损伤的基础上,分析了电站厂房在地震动荷载激励下各部位混凝土结构、流道系统金属结构的振动应力峰值。结果表明,地震荷载作用下混凝土结构的振动应力水平较低,对混凝土动力强度复核影响不明显,流道系统金属结构的振动应力水平较低,不会发生因强度不足而引起的破坏。     

洮河峡城水电站厂房机墩结构特性分析

根据洮河峡城水电站厂房机墩的实际情况及运用要求,建立了三维有限元计算分析模型。利用AN SY S结构分析软件,研究了机墩的静动力特性,探讨了发电机层楼板厚度、机墩壁厚和蜗壳顶板厚度的改变对消除机墩共振的影响。分析表明,在现有设计荷载作用下机墩的强度和变形均满足规范要求,增加楼板厚度不利于消除机墩共振现象,而增加机墩壁厚和蜗壳顶板厚度可有利于消除机墩共振现象。     

水电站地面明钢管地震响应有限元分析

为探讨明钢管在地震作用下的响应规律,采用有限单元法对正常运行遭遇地震和管道放空遭遇地震两种工况下某水电站地面明钢管进行了时程分析。结果表明,正常运行遭遇地震时明钢管主要产生较大的横向加速度和位移,而在放空遭遇地震时,由于管内无水及垂向限位措施,除了产生较大的横向位移外,管道还将在垂直管轴的竖向产生较大的加速度和位移,导致管道脱离支座向上跳动。由此可见,地震引起的钢管横向滑移和竖向跳动将对其安全稳定运行产生不利影响,建议同时采取横向和竖向限位措施。     

基于MWMPE算法的水电站厂房运行状态安全监测

为实现水电站厂房的整体运行状态安全监测,解决多通道振源耦合及单通道测量范围有限等问题,以去学水电站厂房振动响应为例,基于多通道加权多尺度排列熵(MWMPE)算法对不同工况下的多通道振动数据进行信息融合,再分析融合后的熵值曲线是否与实际运行工况一致,最后利用熵值曲线分析结构整体的运行状态.结果表明,MWMPE避免了跨通道...     

水电站地面厂房结构的动力分析与设计优化

针对大中型水电站地面厂房振动特性分析复核和抗震设计,以地处高地震区的某水电站地面厂房为例,利用有限单元法建立数值模型,分析了厂房结构的整体动力特性.因厂房上部为单层框架结构,刚度相对较低,本文重点分析了其自振特性和与机组振源的共振复核,对以动态优化设计为目标的结构修改进行了探讨,并就机墩结构的刚度和强度进行了计算分析和振幅复核.最后对厂房结构的抗震问题进行了研究,所得结论可为大中型水电站地面厂房结构的抗振设计提供有益参考.     

基于神经网络的水电站厂房结构振动响应预测

针对水电站厂房结构振动主要由水力、机械和电磁三大类振源引起,结合景洪水电站机组与厂房振动联合测试数据,在分析厂房结构与机组振动响应关系的基础上,应用径向基神经网络建立了厂房结构振动预测模型.实例结果表明,该方法简单、有效、预测精度较高,可供同类工程参考.     

大型水电站地下厂房结构动力特性研究

以某在建大型水电站地下厂房结构为例,建立了地下厂房结构的三维有限元计算模型,全面分析了不同的边界条件、风罩形式、材料下的机组支承结构的自振特性并进行了共振校核,采用谐响应法计算结构的动态响应,对最大振幅进行了校核。结果表明,该模型为地下厂房结构的优化设计、改进抗振特性及确保机组安全运行提供了理论依据。     

不同边界条件下抽水蓄能电站地下厂房地震动响应分析

随着抽水蓄能电站运行水头和转速的不断提高,边界条件对厂房结构震动影响问题日益突出。为此,以某抽水蓄能电站地下厂房为例,通过建立其有限元三维模型,利用振型分解反应谱分析方法分析了不同边界条件下厂房的抗震性能,研究了地震情况下四种不同边界条件下厂房主要结构的反应特性。结果表明,是否考虑围岩对地下厂房稳定性并无很大影响,顺河向地震荷载对厂房作用影响很小;考虑粘弹性边界条件对顺河向地震波有一定放大作用,不可忽略,而叠加后的总位移值相对无质量边界条件有一定比例下降,下部结构有一定比例上升。研究结果为厂房抗震结构设计与安全分析提供了依据。     

抽水蓄能电站地下厂房结构振动反应分析

为分析抽水蓄能电站地下厂房结构在干湿模态下的振动特性,建立某抽水蓄能电站地下厂房的动力分析模型,基于强耦合方法,将声场理论运用到有限元计算中,计算厂房整体结构在考虑尾水管流体作用后的湿模态,并与厂房的干模态进行比较,通过计算得到尾水管内流体对厂房各关键部位自振频率的影响;通过水力脉动试验,获得该抽蓄电站流道的脉动压力的荷载特性;通过谐响应计算,计算了干、湿模态下水力脉动对厂房的影响。结果表明,由于水体阻尼作用,厂房及各关键部位的各阶振动频率均有所减小,在对厂房进行振动分析时水体的作用不能忽略;抽蓄电站尾水管内水力脉动的频率和幅值与活动导叶的开度有关,频率变化范围为0～26.70Hz,呈"V"型分布;厂房在尾水管流体脉动压力作用下频率响应都很小,且随着水力脉动频率的变化而变化。研究成果可为抽水蓄能电站地下厂房振动问题研究提供参考。     

强震区碾压混凝土重力坝非线性地震响应分析

针对传统的线弹性模型不能准确模拟强震区碾压混凝土重力坝的地震响应问题,介绍了考虑坝体材料非线性的损伤模型和考虑接触非线性的缝接触模型,并将这两种模型应用于鲁地拉重力坝非线性地震响应分析中,以坝头部的裂缝贯穿为"破坏"准则,计算裂缝贯穿前坝体所能承受的最大地震作用。结果表明,在该准则下,材料非线性模型和接触非线性模型分别算出最大荷载作用为1.6倍设计地震和1.5倍设计地震,计算结果十分接近,均可用来评价碾压混凝土重力坝的极限抗震能力。     

小舜江输水泵站厂房结构动力响应分析及安全评价

根据小舜江输水泵站工程结构特点,选取#3、#4机组段厂房结构及其地基建立了厂房结构的三维有限元模型,采用三维有限元动力时程分析方法分析了小舜江输水泵站厂房结构关键部位的应力和变形,并对其工作性态进行了安全评价。结果表明,关机工况下厂房结构的动拉、压应力极值均出现于#3机组段下游主梁跨中部位,最大动拉、压应力分别为0.829、-0.837 MPa,均小于材料的抗拉和抗压强度设计值;开、关机工况下厂房结构在垂直方向上的振幅极值同样出现于#3机组段下游主梁跨中部位,开、关机工况下的最大振幅分别为0.352、0.815 mm,均超出规范允许值0.15 mm,因此需对泵站厂房结构振幅过大部位进行减振处理。     

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。     

考虑横缝的天花板高拱坝非线性地震反应分析

基于大型结构分析软件ADINA,建立了考虑横缝的高拱坝非线性动力仿真模型.并以云南省牛栏江天花板碾压混凝土拱坝为例,从横缝的张开变化规律、坝体的应力分布等角度,研究了地震作用下拱坝横缝的非线性动力反应及对大坝抗震安全的影响.结果表明,横缝张开能释放大坝的拱向应力,降低坝体的动力响应,且横缝在地震过程中可能发生往复开合,但张开度均不大,对横缝止水材料不会产生破坏,大坝能承受设计地震考验.     

等效线性及非线性方法的土坝地震反应分析

为对比分析等效线性及非线性方法的土坝地震反应计算结果,采用有限元程序QUAKE及有限差分程序FLAC,基于Rayleigh阻尼模型对砂土地基上的均质粘性土坝进行地震反应分析,验证了两种程序计算结果的一致性。并在此基础上,加载El Centro地震加速度水平分量,采用有限元法的等效线性化模型及有限差分法的完全非线性模型计算土坝坝顶的地震反应时程。结果表明,等效线性化方法计算出的地震峰值反应加速度低于完全非线性方法,而完全非线性方法计算出的地震反应加速度滞后于等效线性化方法,明确了考虑及忽略土体动力非线性在土坝动力反应过程中产生的差异。     

非线性水轮机调节系统的Hopf分岔分析

水力发电系统具有非线性特性,利用线性模型分析水轮机调节系统会导致仿真结果不准确。为此,在考虑水轮机调节系统各部分非线性情况下建立了水轮机调节系统的非线性模型。基于Hopf分岔理论对建立的非线性调节系统模型进行分析和仿真,比较线性模型与非线性模型动态特性。结果表明,非线性系统模型能更准确地反映系统大扰动情况下的本质特性,PID参数变化会引起非线性系统拓扑结构的变化。     

磁流变液阻尼器被动控制框架结构地震动反应的仿真分析

为探讨MR damper在框架结构地震响应控制中的应用,在El-centro和Kobe地震波的激励下,当MR damper输入不同电压时应用Matlab中的Simulink仿真软件对三层框架结构地震响应进行数值模拟,获得了结构在有MR damper被动控制和无MR damper控制时的地震响应,包括水平位移时程、速度时程、加速度时程响应曲线,并提取各曲线的峰值,对比分析了在不同输入电压下MR damper的控制效果。结果表明,MR damper被动控制有效地减小了结构地震动响应,在地震波峰值滞后的地震激励中控制效果更佳,进而给出了布置MR damper的合理建议。