水電站地下廠房結(jié)構(gòu)抗振設(shè)計研究.pdf

1、隨著我國一批巨型、大型水電站的規(guī)劃和興建以及抽水蓄能電站的不斷發(fā)展，很多大型工程均面臨廠房結(jié)構(gòu)動力分析和抗振設(shè)計的課題。本文以某大型水電站為工程實例，采用有限元分析軟件ANSYS，建立地下廠房三維有限元模型，針對樓板結(jié)構(gòu)和機墩結(jié)構(gòu)的抗振性能展開研究。主要研究內(nèi)容包含以下三個方面:
　　(1)為探討樓板結(jié)構(gòu)形式和尺寸的改變對結(jié)構(gòu)抗振性能的影響，分別建立板梁結(jié)構(gòu)、等方量厚板結(jié)構(gòu)和等靜力剛度厚板結(jié)構(gòu)三種樓板結(jié)構(gòu)模型，在分析各模型自振特性

2、的基礎(chǔ)上，分別研究其在機組動荷載、蝸殼脈動壓力、尾水管脈動壓力作用下的動力響應(yīng)特性，對其在不同荷載作用、不同頻率區(qū)間的動力響應(yīng)進行對比分析。結(jié)果表明:荷載的頻率特性是影響樓板結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的關(guān)鍵因素，在低頻荷載作用下，不同形式樓板結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)差別不明顯;當荷載頻率接近樓板結(jié)構(gòu)低階自振頻率時，板梁結(jié)構(gòu)可有效降低樓板主要振動區(qū)域的峰值振幅，表現(xiàn)出一定的優(yōu)越性;在高頻荷載作用下，大體情況表現(xiàn)為厚板結(jié)構(gòu)的振幅較小，抗振性能更好。
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3、)通過在地下廠房水輪機層以上墻體和立柱的上下游邊界上設(shè)定幾種不同的圍巖約束條件，探討不同圍巖約束條件對樓板結(jié)構(gòu)抗振性能的影響規(guī)律。在分析廠房整體結(jié)構(gòu)自振特性的基礎(chǔ)上，重點關(guān)注樓板的低階振型和頻率;分別研究在機組動荷載和蝸殼脈動壓力作用下樓板結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)特性，對其在不同頻率區(qū)間、不同荷載作用下的動力響應(yīng)進行對比分析。結(jié)果表明:改變圍巖約束條件可有效調(diào)控廠房整體結(jié)構(gòu)的自振頻率，其對樓板局部結(jié)構(gòu)低階自振頻率的調(diào)控作用則不明顯;在低頻荷載作用

4、下，隨著圍巖約束作用逐漸加強，樓板的振動位移呈現(xiàn)出逐漸減小的規(guī)律;當荷載頻率接近樓板結(jié)構(gòu)低階自振頻率時，加強圍巖約束對于降低樓板豎向峰值振幅的作用不明顯;在高頻荷載作用下，樓板振動響應(yīng)隨圍巖約束強度變化的規(guī)律隨荷載頻率不同而不同。
　　(3)為分析機墩厚度對機墩結(jié)構(gòu)抗振性能的影響，在基本模型的基礎(chǔ)上，分別將機墩外徑增大2.0m和減小1.0m，從結(jié)構(gòu)自振特性、機墩動靜力剛度以及在機組動荷載作用下結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)三個方面對三個不同的機墩