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。     

尺寸设计参数对拦污栅结构动力响应特征分析

针对进水塔拦污栅墩结构动力影响特性,研究了连系梁截面尺寸单因素高度、宽度对栅墩结构体系动力影响特性。分析了截面综合尺寸对栅墩结构体系动力响应影响特性。探讨了连系梁高宽为1.2m×1.2m时,结构刚度较高,动力响应较好,抗震性能最优。研究成果为水工结构工程抗震设计提供一定参考。     

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。     

基于仿真计算下墩系梁增设切角对泵站进水塔结构抗震特性影响分析研究

针对抽水泵站进水塔墩系梁动力响应特性,基于模态分析理论建立仿真模型,研究增设切角的高度、坡度对其动力响应影响特征。研究结果表明:①增设切角有助于降低横梁结构拉应力,栅墩第一主应力与增设切角设置高度无显著关系,纵梁拉应力仅在增设切角高度0.3 m后小幅增长。②栅墩X向位移相对值与切角高度为负相关变化,Y向、Z向位移不受横梁切角高度影响;各特征结构部位压应力均为超过混凝土材料允许应力值。③纵梁拉压应力、栅墩第一、第三主应力不受切角坡度影响;切角坡度过大过小,均会影响横梁拉压应力,随着坡度减小,横梁拉压应力均为先减后增。④栅墩X向、Y向、Z向位移相对值随坡度变化几乎均为稳定不变状态;当增设切角高度0.6 m、坡度1/3时,结构抗震性能最佳。为研究影响进水塔墩系梁等水利工程的动力抗震特性提供一定参考。     

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。     

基于时程分析法的进水塔连系梁结构动力响应

针对高耸进水塔连系梁结构在动力荷载作用下容易发生破坏的问题,采用时程分析法,计算进水塔结构在地震荷载下的动力响应,对比研究横梁与纵梁截面形式与截面尺寸对进水塔关键部位的应力和位移的影响。结果表明：增大横梁整体截面尺寸,不仅可以减小横梁的轴向拉应力,而且可以限制拦污栅墩的位移;增大横梁端部截面尺寸的效果与增大横梁整体截面尺寸的相似,且混凝土用量有一定程度减少;增大纵梁整体截面尺寸会使其轴向拉应力增大,与胸墙连接部位的最大主应力也有所增大,将对结构产生不利影响;增大纵梁端部截面尺寸可减小纵梁自身的轴向拉应力,对进水塔结构的安全有利。     

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。     

液压自爬升悬臂模板在进水塔混凝土施工中的应用:以白鹤滩水电站为例

白鹤滩水电站进水塔施工具有混凝土体积大、结构复杂、精度要求高、模板提升量大、大风天气多等特点,安全问题突出。为保证进水塔安全高效施工,对液压自爬升悬臂模板施工技术进行了研究。对塔体外围及缝墩、边墩和拦污栅墩头分别个性化地选配了直面和圆弧液压自爬升悬臂模板。对塔体混凝土入仓方式和分仓设计进行了优化,同时对模板埋件进行了复核计算。检测结果表明：进水塔混凝土最大体型偏差19 mm,平均偏差8 mm,满足设计要求,效果良好。相关成果值得在类似工程推广。     

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。     

三峡升船机塔柱结构施工期仿真计算分析

通过三维有限元仿真计算,模拟施工浇筑全过程,分析三峡升船机塔柱结构在施工期的几个关键技术问题,包括:施工进度安排的影响,风荷载的影响,预应力套管的埋设位置,徐变的影响。通过研究得出:10月份开始浇筑筒体混凝土相比4月份开始浇筑,塔柱结构最大拉应力及变形都有所减小,这2种浇筑情况最大竖直向位移均出现在高温季节浇筑的混凝土中;在宽槽回填高程与内侧墙浇筑高程存在较大高差时,以及塔体顶部封顶前,风荷载对塔体结构有较明显作用;齿条及螺母柱的竖直向位移与预应力套管的埋设位置直接相关,并且受上部混凝土浇筑自重影响,随年气温的变化呈现周期性变化;徐变对齿条和螺母柱的影响较小,均在安装精度要求的范围内。研究成果可为三峡升船机塔柱施工方案及施工精度控制提供参考。     

高进水塔地震波斜波入射有限元分析

在水工结构抗震动力分析中,反应谱和时程分析都是基于地震波垂直入射来考虑地震荷载的影响,而实际地震波的传播方向往往是斜波入射。斜入射地震波会引起地面运动的非一致变化,从而对结构产生很大的影响。基于波动理论和黏弹性人工边界波动输入方法,采用有限元模拟地震波斜波入射,并比较在45°斜波入射情况下进水塔与基岩接触的上游建基面、塔背回填混凝土与塔身接触位置等关键部位的顺水流向和竖向加速度、位移、应力时程曲线,结果表明,采用黏弹性人工边界等效荷载方法可以实现地震波斜入射的输入,计算结果与理论分析结果一致。     

大型水电站叠梁门进水口拦污栅流速分布特性分析

为研究拦污栅流速指标的结构影响因素,完善相关的设计方法,依据现有工程叠梁门进水口的基本布置体型与运行条件,通过建立数学模型模拟取水结构复杂流态,在物理模型试验验证的基础上,对叠梁门运行引起的拦污栅流速分布及其变化规律进行了研究。结果表明:(1)拦污栅流速峰值位于1.05~1.15倍叠梁门高度范围内,随着叠梁门门顶水头与叠梁门—拦污栅间距的减小,拦污栅流速峰值超过1 m/s;(2)拦污栅流速分布系数峰值位于0.9~1.0倍叠梁门高度范围内,随着叠梁门—拦污栅间距的减小以及拦污栅分节高度的增大,分布系数峰值超过1.5;(3)为控制拦污栅流速,叠梁门最小门顶水头应为叠梁门—拦污栅间距的负指数幂函数,为控制拦污栅流速分布系数,拦污栅的最大分节高度应为叠梁门—拦污栅间距的正指数幂函数,幂函数的系数取值与叠梁门进水口拦污栅流速的设计指标有关。研究所得结论可为叠梁门进水口拦污栅的设计提供参考。     

小浪底工程进水口引渠导墙设计

小浪底工程进水口引渠导墙跨越Ｆ２３６、Ｆ２３８两大断层及其间的小断层所在的冲沟，其作用是同进水塔建筑物协调运用，引导水沙在进水塔前缘形成逆时针大回流，产生大的冲刷漏斗，以有效地防止进水口被泥沙淤堵和顺利地排污排漂。基础处理采用了混凝土塞与固结灌浆相结合的方法，并针对不同区段的地基优劣，采用了轻型混凝土结构、重力式挡土墙和混凝土基座堆石体等不同的结构型式，以适应复杂的地质条件。