高地震区高耸进水塔结构的动力分析

由于其复杂的结构形式和边界条件，高地震区岩基上进水塔高耸结构的地基-进水塔-塔背山体-水全的相互作用问题十分复杂，以某水电站进水塔为例，用时程分析法分析了复杂高耸结构的抗震性能，并校核了塔体的稳定性。     

基于ADINA的塔体内外动水压力分布规律研究

基于ADINA软件提供的流固耦合模块,采用软件中的势流体单元模拟水体,构建了简化的塔体—地基—水体有限元动力分析二维模型,并对其施加人工地震波分析了塔体内外的动水压力分布规律,比较了塔内外最大动水压力计算值与理论值.结果表明,该方法对高耸塔体结构的抗震设计有一定参考作用.     

塔背回填对混凝土进水塔结构静动力响应影响分析

为分析某枢纽工程中混凝土进水塔结构在塔背回填条件下的静动力响应,根据已知条件和合理计算假定建立三维有限元计算模型;对塔体在不同工况条件下采取振型分解反应谱法进行静力和动力计算,分析塔体混凝土结构变形与应力的大小和规律;并对塔体在塔背有无回填两种情况下进行静动力特性比较,以此来研究塔背回填对塔体静动力响应的影响程度。结果表明,良好的塔背回填可以对进水塔塔背形成有效的约束,对增加结构整体的稳定、减少变形和增强抗震性能有重要作用。     

某水电站厂房空心钢管混凝土排架柱动力损伤情况分析

为探讨在地震荷载作用下钢管混凝土排架柱可能的损伤问题,根据钢管混凝土组合排架柱中钢管和核心混凝土的受力特点和损伤规律,对混凝土采用多轴损伤开裂本构模型、钢管采用双线性本构模型,基于有限元软件ADINA建立了三维有限元静动力仿真分析模型,据此分析了静力、动力条件下钢管、混凝土的塑性损伤规律。结果表明,静力工况时混凝土无损伤;动力工况时钢管混凝土排架柱结构空心率不宜大于0.35,否则核心混凝土容易出现开裂,钢管易发生局部屈曲;动力、静力工况时排架柱的最大水平位移值均符合现行规范的要求。显然,空心钢管混凝土组合排架柱具有良好的抗震性能。     

缅甸高震区某进水塔抗震与稳定性研究

鉴于进水塔结构在地震作用下的安全性关系到整个电站的安全和效益,以缅甸高震区某进水塔结构为例, 采用振型分解反应谱法计算分析了进水塔结构的自振特性、动位移、动应力,并将静动力计算结果进行了叠加, 评估了进水塔结构抗震性能,在此基础上分析了结构抗滑、抗倾覆稳定性。结果表明,该进水塔结构的变形、强 度及稳定性均能满足要求,可为工程设计提供参考依据。     

拱坝—库水动力流固耦合作用的有限元数值研究

针对库水在拱坝结构动力响应分析中的重要影响,采用大型有限元分析软件ADINA验证了势流体单元模拟坝体—库水间耦合分析方法的正确性,并以西南某高拱坝为例,分析了考虑库水压缩性及库水位高度等条件下的坝体动力特性,获得了库水对拱坝动力特性的影响规律,可为拱坝抗震设计提供参考。     

台上水体对水下振动台反力基础动力响应的影响

水下振动台是振动台型式的一种改进,即在传统振动台系统上增建台上水池系统,反力基础仍是水下振动台系统中的重要组成部分。为研究水池系统对振动台反力基础动力响应的影响,针对河海大学水下振动台的反力基础设计方案,采用有限元动力时程法,对比分析有水、无水工况各反力基础设计方案下的动力响应,并对反力基础周边隔振措施的有效性进行分析。结果表明,台上水体会略微增大反力基础的动力响应;反力基础周围设置隔振带可有效降低反力基础外围地面的加速度响应。研究成果可为水下振动台反力基础设计提供参考。     

高拱坝流固耦合动力特性研究

高拱坝的动力特性分析是高坝抗震设计的重要内容。结合拉西瓦拱坝,考虑流固耦合作用及粘弹性边界影响,建立拱坝—地基—库水三维有限元模型,以研究库水对拱坝结构振动频率和振型的影响,借助反应谱理论对拱坝进行反应谱计算与分析。结果表明,坝体位移以顺河向为主,位移最大处出现在坝顶;坝体应力主要为拉应力,应力最大处出现在坝顶附近,计算结果与事实情况相符,符合拱坝震动的一般规律;在设计反应谱的振动作用下,该拱坝未出现大范围的破坏,满足《水工建筑物抗震设计规范》要求。     

连体位置对升船机塔楼结构动力性能的影响

对景洪水电站升船机塔楼实体进行简化,采用大型通用软件ADINA建立连系梁位于不同高度时的简体模型,计算了各方向动压力、动位移和加速度;探讨了无连系梁、有连系梁及连系梁位于不同高度时整体结构对水平和竖直地震波的响应,据此提出了相关建议.     

岸塔式进水塔结构的抗震与稳定性分析

以某水电站的岸塔式进水塔为例,采用ANSYS有限元仿真技术分析了该进水塔的自振特性,应用 地震反应谱法研究了进水塔在三向地震动作用下的动力响应,与静力计算结果进行叠加并评价了进水塔 的抗震安全性,同时利用动力时程分析法分析校核了进水塔的稳定性,可供同类工程的设计与研究参考 。     

竖向地震对充水塔楼结构及上部排架系统的影响

以景洪水电站水力式升船机塔楼及上部机房结构振动台模型试验为例,通过有限元软件ADINA中势流体单元分析了水体和结构的相互作用问题,探讨了竖向地震激励对充水塔楼结构及上部机房的影响.结果表明,竖向地震动可致此类有限空间内动水压力有所增加而对系统动力响应影响轻微,可为类似结构的抗震设计提供参考依据.     

排架支撑式渡槽排架损伤下地震响应分析

以洗耳河渡槽为例,以弹塑性梁单元模拟排架,采用有限体积法、ALE及二阶迎风格式模拟槽内水体,建立了二维槽—水耦合体,分析了横向地震作用下的排架损伤下渡槽动力非线性响应,并与线弹性梁单元模拟排架的分析结果进行对比。结果表明,在所选地震波横向作用下,排架发生损伤造成了刚度下降、结构振动周期延长,从而逼近水体的一阶晃动周期,引起了槽—水耦合体内水体的大幅晃动;排架损伤后槽底水平位移增大而水平加速度减小,槽内水体作用于槽体底部的动水压力、倾覆力矩、倾覆力减小。     

导地线对输电塔动力特性影响分析

为研究输电线路中导地线对输电铁塔动力特性的影响,基于有限元软件ANSYS建立了输电塔及塔线体系有限元模型,采用仅考虑导地线质量作用、仅考虑导地线刚度作用、同时考虑导地线质量和刚度作用3种模型分别分析了输电塔动力特性,并与单塔模型进行了比较。结果表明,导地线的质量作用和刚度作用对输电铁塔动力特性均有影响,且质量作用影响较大,计算分析时不可忽略。     

基于I-DEAS的柴油机组合结构动态响应分析

用I-DEAS软件建立了某90°V8柴油机整机结构的有限元分析模型,采用Lanczos法对整机组合体的自由模态进行了计算,得到了其固有频率和振型。在此基础上,考虑柴油机在额定工况下,以气缸燃气压力、活塞侧压力和主轴承作用力为主要因素,确定了柴油机所受的激励力,利用模态叠加法对柴油机进行了动态响应分析计算,得出了各阶模态的模态响应函数,为运用ATV技术求解内燃机表面辐射噪声提供了边界条件。     

水体与塔楼耦合作用对升船机上部机房的动力影响

通过景洪水电站水力式升船机塔楼、机房1/50结构模型振动台试验,获得了塔楼、机房结构的动力特性和对输入地震波的动力响应,发现上部机房结构产生明显的鞭梢效应与扭转效应。通过对比试验分析了竖井内水体与塔楼耦合作用可使上部机房结构的自振频率下降、主机房结构在地震波激励下的动力响应减弱,表明竖井内水体与塔楼的耦合作用在一定条件下具有消能减震的作用。研究结果可为深入研究上部主机房鞭梢效应与扭转效应提供依据。     

大型近海风力机塔架地震动力学响应分析

地震激励严重威胁风力机正常稳定运行,以丹麦科技大学(DTU)与Vestas公司联合研发的DTU 10 MW风力机为研究对象,考虑海床土壤柔性,基于有限元及p-y曲线法,研究风力机塔架在3种实测地震激励作用下的瞬态动力学响应。结果表明:强震级、长时间的地震激励对塔架造成严重破坏;地震发生时塔顶位移最大、应变能集中于塔基;塔顶振动方向、形变位置、剪切应力及应变能集中区域因地震加速度的方向大小而改变。     

不同混凝土浇筑成型方式下高耸进水塔结构动力特性

为探究不同混凝土浇筑成型方式对进水塔的影响,使用时程分析法计算了地震作用下进水塔结构在不同浇筑成型方式下的动力响应,分析了塔体的动力特性,研究了浇筑成型方式对进水塔结构应力、位移的影响。结果表明,整体浇筑时进水塔横梁、拦污栅墩、纵梁处的第一主应力较分开浇筑时有较大改善;塔体与塔背回填混凝土整体浇筑时进水塔顺河向、竖向、横河向的位移最大值较分开浇筑时有一定幅度的减小;采用塔体与塔背回填混凝土整体浇筑的浇筑成型方式,能有效降低进水塔结构的位移与应力,对其抗震性能的改善具有重要作用。     

地震对不同容量风力机塔架动力响应规律研究

为研究湍流风与地震联合作用下风力机塔架动力响应规律,以AOC 50 kW、WindPACT 1.5 MW和NREL 5 MW 3种不同容量风力机为研究对象,考虑土-构耦合模型效应,基于开源软件FAST预留数据接口,编译地震载荷计算模块,建立了湍流风与地震激励实时耦合的动力仿真模型。基于ASCE标准地震反应谱,得到20种不同强度的地震加速度,计算了不同强度地震与湍流风联合作用下的风力机塔架动力学响应。结果表明:地面加速度峰值(Peak Ground Acceleration,PGA)为0.3g时,湍流风与地震联合作用对塔基剪切力和弯矩影响较大;随地震强度的增大,塔架不同高度处的最大弯矩与高度之间的关系逐渐由线性转变为非线性;发现国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)和美国风能协会/美国土木工程师协会(American Wind Energy Association/The American Society of Civil Engineers,AWEA/ASCE)对地震载荷与风载荷共同作用下的载荷预估模型结果误差较大,并提出了新的高精度模型,可为风力机塔架载荷预估及预防地震风险提供一定的参考。