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
发布时间：2021-07-02 20:39
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。
【文章来源】：水利科技与经济. 2020,26(10)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
有限元仿真模型
边界约束荷载考虑进水塔结构自重，外荷载为地震动作用，以拟静力法考虑将地震动作用分为惯性力与动水压力影响。其中惯性力以反应谱作为荷载确认，本文地震动反应谱以工程现场实测值作为施加荷载，其具体测量反应谱图见图3，分解成进水塔空间体系中3个方向，分别作用在结构模型节点上。动水压力按照式(1)计算，并施加在进水塔地基结构体系中。
某抽水泵站群位于安徽西北部，承担区域内灌区农业用水以及农村生活用水，调节丰枯水季水资源供应量，总农业面积超过150×104m2，枯水季可提升农业灌溉效率25%，且生活用水量缺水率可降低13%，是地区水资源供给重要水工设施。泵群中第三梯队的甲抽水泵站为本文研究对象，其顶部高程为285 m，建有蓄水池，尺寸为7.2×4.6 m，灌区内输水干渠与该蓄水池出水孔相连，渠首流量设计为0.65 m3/s，干渠总长度约为125 km，以模袋式混凝土作为衬砌形式，保证输水渠道安全稳定性。另在泵站上游河流建有进水塔，进水塔顶部高程与蓄水池接近，为288 m，塔宽为37.5 m，顺水流方向为28 m，以多段式框架结构设计拦污栅形式，每个拦污栅5×15 m，其中每个拦污栅上布设有2个进水口，尺寸为3.5×10 m，框架式拦污栅支撑采用进水塔墩系结构，设置有横纵梁与塔墩相连，目前横梁设计为高宽1×0.8 m，总量为正方形平面结构，边长为1 m，框架拦污栅结构与塔墩横纵梁支撑式结构，均采用钢筋混凝土一体式浇筑形成。另在拦污栅中间布设有平面弧型钢闸门，闸门启闭均采用泵站管理厂房内液压式启闭机精确控制，保证水资源调控量精准，确保泵站运行安全。塔墩连系梁结构体系是该泵站工程中重要支撑结构，探讨其安全稳定性对确保泵站安全运营具有重要作用。进水塔主要结构见图1。现场工程地质调查发现，场地属Ⅱ级场地，区域内活跃地质构造发育较少，仅在上游河流左岸坡延伸有一定向斜，长度实测值为1.2 km，局部破碎带夹有泥质胶结灰岩，表面出露岩石受风化影响较强，岩角已出现粉末状。泵站场地表面为第四系人工填土，厚度较薄，约为1.3 km，但相比农田灌区内表面第四系种植土，该人工填土层松散性较大，颗粒分选性显著，无显著砂石颗粒。下方土层为砂砾土，颗粒粒径为1.6～5.8 mm，磨圆度较高，含水量较低，分析是泵站进水塔上游河流冲刷搬运沉积形成，作为地区内公路路面以及输水干渠持力层。基岩层以弱风化灰岩为主，块状结构，表面磨圆度较高，无可见显著孔隙，岩体完整性较好，室内测试常温渗透系数为10-18m2，其含水量对进水塔墩静力稳定性影响较弱。以上述工程资料为基础，基于模态分析理论，借助数值仿真手段，计算研究设计参数对进水塔结构动力影响特征。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水工结构破坏性动力模型试验仿真混凝土性能研究[J]. 刘书明,张汉云,蒋才,卢太奇,郗瑞娇,高力. 水利水电技术. 2020(03)
[2]水工隧洞衬砌结构非线性地震响应分析[J]. 余周武,王小威. 水利水电技术. 2018(06)
[3]地震作用下水利水电工程边坡稳定分析研究进展[J]. 张伯艳,王璨,李德玉,王立涛. 中国水利水电科学研究院学报. 2018(03)
[4]考虑渗流体力的某大坝地震响应仿真分析[J]. 韩彰,苏怀智,李慧. 水利水电科技进展. 2018(02)
[5]基于流固耦合的高压混凝土隧洞衬砌结构配筋研究及应用[J]. 吴俊杰,李国英,米占宽,魏匡民,卞士海. 水电能源科学. 2018(01)
[6]地震动设计反应谱特性对进水塔增量动力分析结果的影响研究[J]. 张汉云,张燎军,李琳湘. 水利水电技术. 2017(09)
[7]高土石坝地震动力反应特性大型振动台模型试验研究[J]. 杨正权,刘小生,汪小刚,杨玉生. 水利学报. 2014(11)
[8]两河口高土石坝动力特性振动台模型试验研究[J]. 杨正权,刘小生,刘启旺,汪小刚. 水利学报. 2011(10)
[9]超大型渡槽抗震性能试验研究[J]. 蒋寅军,宋一乐. 中国农村水利水电. 2010(12)
博士论文
[1]高心墙堆石坝流固耦合弹塑性地震动力响应分析[D]. 董威信.清华大学 2015
本文编号：3261188
【文章来源】：水利科技与经济. 2020,26(10)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
有限元仿真模型
边界约束荷载考虑进水塔结构自重，外荷载为地震动作用，以拟静力法考虑将地震动作用分为惯性力与动水压力影响。其中惯性力以反应谱作为荷载确认，本文地震动反应谱以工程现场实测值作为施加荷载，其具体测量反应谱图见图3，分解成进水塔空间体系中3个方向，分别作用在结构模型节点上。动水压力按照式(1)计算，并施加在进水塔地基结构体系中。
某抽水泵站群位于安徽西北部，承担区域内灌区农业用水以及农村生活用水，调节丰枯水季水资源供应量，总农业面积超过150×104m2，枯水季可提升农业灌溉效率25%，且生活用水量缺水率可降低13%，是地区水资源供给重要水工设施。泵群中第三梯队的甲抽水泵站为本文研究对象，其顶部高程为285 m，建有蓄水池，尺寸为7.2×4.6 m，灌区内输水干渠与该蓄水池出水孔相连，渠首流量设计为0.65 m3/s，干渠总长度约为125 km，以模袋式混凝土作为衬砌形式，保证输水渠道安全稳定性。另在泵站上游河流建有进水塔，进水塔顶部高程与蓄水池接近，为288 m，塔宽为37.5 m，顺水流方向为28 m，以多段式框架结构设计拦污栅形式，每个拦污栅5×15 m，其中每个拦污栅上布设有2个进水口，尺寸为3.5×10 m，框架式拦污栅支撑采用进水塔墩系结构，设置有横纵梁与塔墩相连，目前横梁设计为高宽1×0.8 m，总量为正方形平面结构，边长为1 m，框架拦污栅结构与塔墩横纵梁支撑式结构，均采用钢筋混凝土一体式浇筑形成。另在拦污栅中间布设有平面弧型钢闸门，闸门启闭均采用泵站管理厂房内液压式启闭机精确控制，保证水资源调控量精准，确保泵站运行安全。塔墩连系梁结构体系是该泵站工程中重要支撑结构，探讨其安全稳定性对确保泵站安全运营具有重要作用。进水塔主要结构见图1。现场工程地质调查发现，场地属Ⅱ级场地，区域内活跃地质构造发育较少，仅在上游河流左岸坡延伸有一定向斜，长度实测值为1.2 km，局部破碎带夹有泥质胶结灰岩，表面出露岩石受风化影响较强，岩角已出现粉末状。泵站场地表面为第四系人工填土，厚度较薄，约为1.3 km，但相比农田灌区内表面第四系种植土，该人工填土层松散性较大，颗粒分选性显著，无显著砂石颗粒。下方土层为砂砾土，颗粒粒径为1.6～5.8 mm，磨圆度较高，含水量较低，分析是泵站进水塔上游河流冲刷搬运沉积形成，作为地区内公路路面以及输水干渠持力层。基岩层以弱风化灰岩为主，块状结构，表面磨圆度较高，无可见显著孔隙，岩体完整性较好，室内测试常温渗透系数为10-18m2，其含水量对进水塔墩静力稳定性影响较弱。以上述工程资料为基础，基于模态分析理论，借助数值仿真手段，计算研究设计参数对进水塔结构动力影响特征。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水工结构破坏性动力模型试验仿真混凝土性能研究[J]. 刘书明,张汉云,蒋才,卢太奇,郗瑞娇,高力. 水利水电技术. 2020(03)
[2]水工隧洞衬砌结构非线性地震响应分析[J]. 余周武,王小威. 水利水电技术. 2018(06)
[3]地震作用下水利水电工程边坡稳定分析研究进展[J]. 张伯艳,王璨,李德玉,王立涛. 中国水利水电科学研究院学报. 2018(03)
[4]考虑渗流体力的某大坝地震响应仿真分析[J]. 韩彰,苏怀智,李慧. 水利水电科技进展. 2018(02)
[5]基于流固耦合的高压混凝土隧洞衬砌结构配筋研究及应用[J]. 吴俊杰,李国英,米占宽,魏匡民,卞士海. 水电能源科学. 2018(01)
[6]地震动设计反应谱特性对进水塔增量动力分析结果的影响研究[J]. 张汉云,张燎军,李琳湘. 水利水电技术. 2017(09)
[7]高土石坝地震动力反应特性大型振动台模型试验研究[J]. 杨正权,刘小生,汪小刚,杨玉生. 水利学报. 2014(11)
[8]两河口高土石坝动力特性振动台模型试验研究[J]. 杨正权,刘小生,刘启旺,汪小刚. 水利学报. 2011(10)
[9]超大型渡槽抗震性能试验研究[J]. 蒋寅军,宋一乐. 中国农村水利水电. 2010(12)
博士论文
[1]高心墙堆石坝流固耦合弹塑性地震动力响应分析[D]. 董威信.清华大学 2015
本文编号：3261188
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