河床式水電站廠房結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)分析方法研究.pdf

1、作為發(fā)電建筑物和擋水建筑物的結(jié)合體,河床式水電站廠房結(jié)構(gòu)隨著水電事業(yè)的發(fā)展而逐步趨于巨型化和復(fù)雜化。由于河床式水電站廠房建筑物本身的質(zhì)量與剛度分布均存在突變不連續(xù),且廠房上下游面與水直接接觸,即由混凝土結(jié)構(gòu)直接承擔(dān)水庫內(nèi)水體帶來的各種壓力,因此結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、受力條件和動(dòng)力載荷作用下的響應(yīng)問題變得更加復(fù)雜。我國西南地區(qū)是水利樞紐工程的主要建設(shè)區(qū),而該區(qū)域位于地震活動(dòng)頻繁的歐亞地震帶,基于河床式水電站廠房結(jié)構(gòu)抗震能力在樞紐所在流域內(nèi)的重要性

2、,進(jìn)行水電站廠房結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)以及其動(dòng)力特性的研究,對保證樞紐的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及周邊流域的抗震安全有重要意義。綜上,本文以位于瀾滄江上游的某河床式水電站為計(jì)算實(shí)例,采用有限元計(jì)算軟件Ansys對該廠房的1號機(jī)組壩段進(jìn)行三維實(shí)體模擬,分析結(jié)構(gòu)的自振特性以及其在地震動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)。
　　首先,在進(jìn)行地震響應(yīng)分析前,分別按照廠房設(shè)計(jì)的實(shí)際尺寸和常用的將下部結(jié)構(gòu)簡化為整體大體積混凝土的方法建立了兩個(gè)三維有限元模型對該河床式水

3、電站廠房結(jié)構(gòu)的自振特性進(jìn)行分析,進(jìn)一步驗(yàn)證了常用的模型簡化方法的實(shí)用性。通過分析結(jié)構(gòu)的自振特性,確定出引起該河床式水電站廠房振動(dòng)的主要因素,并按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行共振校核。
　　其次,分別根據(jù)《水工建筑物抗震規(guī)范》和《歐洲建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的線彈性反應(yīng)譜法,對河床式水電站廠房結(jié)構(gòu)在地震工況下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算,并將譜分析結(jié)果與靜力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行動(dòng)靜疊加,得到該河床式廠房結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移狀況,然后對中歐規(guī)范中得到的計(jì)算結(jié)果的異同點(diǎn)進(jìn)行對比

4、分析。
　　再次,考慮結(jié)構(gòu)在計(jì)算過程中的能量耗散能力和彈塑性特點(diǎn),將《歐洲建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的設(shè)計(jì)折減反應(yīng)譜法理論嘗試性的應(yīng)用于分析水電站廠房結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)力響應(yīng),對應(yīng)力、應(yīng)變結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步分析。
　　最后,將設(shè)計(jì)反應(yīng)譜轉(zhuǎn)換成20秒的人造地震波,進(jìn)行水電站廠房在該地震波作用下的時(shí)程響應(yīng)計(jì)算,并將該時(shí)程結(jié)果與用折減反應(yīng)譜法得到的值進(jìn)行驗(yàn)證對比,討論在中歐不同規(guī)范規(guī)定的分析方法下河床式水電站廠房結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的異同。期待通過對成果