水电站地下厂房振动特性与抗振设计分析研究

发布时间：2017-05-15 16:14

  本文关键词：水电站地下厂房振动特性与抗振设计分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水电机组振动是涉及水电站安全稳定运行的重大问题。随着国内众多大型水电站和大容量抽水蓄能电站的建成,机组振动和水力脉动诱发的厂房振动较为强烈。水电站机组及厂房振动不仅对结构有一定的破坏作用,影响电气设备的安全稳定运行,还将产生噪音和恶化厂内工作环境。因此,机组周围混凝土支撑结构的刚度和振动问题是厂房结构动力设计的关键,也越来越受到水电站设计者和运行管理者的高度重视。本文针对以上问题,利用有限元及结构动力学的相关理论,对水电站厂房进行了动力分析,主要内容包括：首先,建立了有限元计算模型。从理论上阐述了适用于不同节点自由度单元连接的MPC法并验证了其计算的准确性；进而对水电站厂房上下游侧与围岩结合的边界约束模拟方法进行研究分析,为水电站厂房的动力分析奠定了基础。其次,对水电站厂房进行抗振设计研究。对多方面的构造措施进行归纳分析,比如厚板结构与板梁结构、立柱尺寸的改变和上下游侧采用实体墙或是立柱结构。从防止共振和控制振动反应量值的角度,提出有利于抗机组振动的结构体系、结构形式和结构尺寸,为厂房结构抗振动优化设计提供了指导性建议。最后,对水电站厂房机墩振幅进行分析。分别采用规范算法、有限元方法以及不同的模型进行机墩振幅计算,对计算结果进行总结分析,提出评价结论,为机墩动力设计提供参考依据。综合以上研究内容,提出水电站厂房抗振设计的有效、可行途径,为大型水电站地下厂房的动力设计提供有益的参考依据。
【关键词】：机组振动 水电站厂房 MPC 抗振 设计
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV731.6;TV312
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外水电站厂房动力分析研究现状11-14
• 1.2.1 厂房结构自振特性11-13
• 1.2.2 机组荷载振动作用下动力响应13-14
• 1.3 本文主要内容14-15
• 2 MPC法在水电站厂房数值模拟中的应用15-24
• 2.1 理论分析15-18
• 2.1.1 刚度叠加法16-17
• 2.1.2 约束方程法17-18
• 2.1.3 MPC法18
• 2.2 计算模型18-20
• 2.2.1 计算范围18-19
• 2.2.2 边界条件19
• 2.2.3 实体模型19
• 2.2.4 板梁模型19-20
• 2.3 实例分析20-23
• 2.3.1 静力计算20
• 2.3.2 模态计算20-22
• 2.3.3 谐响应计算22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 围岩约束的研究24-41
• 3.1 结构动力计算理论24-26
• 3.1.1 自振特性分析方法24-25
• 3.1.2 谐响应分析方法25-26
• 3.2 围岩约束对模态的影响26-37
• 3.2.1 厂房整体自振特性26-29
• 3.2.2 发电机楼板自振特性29-31
• 3.2.3 电气夹层楼板自振特性31-33
• 3.2.4 电气夹层立柱自振特性33-35
• 3.2.5 水轮机层立柱自振特性35-37
• 3.3 围岩约束对谐响应的影响37-40
• 3.3.1 谐响应位移37-38
• 3.3.2 谐响应应力38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 厂房结构抗振设计41-67
• 4.1 厚板结构与板梁结构41-51
• 4.1.1 发电机层楼板自振特性41-42
• 4.1.2 电气夹层楼板自振特性42-44
• 4.1.3 谐响应分析44-45
• 4.1.4 构件尺寸敏感性分析45-51
• 4.2 立柱尺寸的研究51-58
• 4.2.1 发电机层楼板自振特性51-52
• 4.2.2 电气夹层楼板自振特性52-54
• 4.2.3 电气夹层立柱自振特性54-55
• 4.2.4 水轮机层立柱特性55-57
• 4.2.5 谐响应的影响57-58
• 4.3 上下游侧实体墙与立柱的研究58-65
• 4.3.1 发电机层楼板自振特性分析58-60
• 4.3.2 电气夹层楼板自振特性分析60-61
• 4.3.3 上游侧实体墙(柱)自振特性分析61-63
• 4.3.4 下游侧实体墙(柱)自振特性分析63-64
• 4.3.5 谐响应分析64-65
• 4.4 本章小结65-67
• 5 厂房结构机墩振幅计算67-74
• 5.1 采用有限元法计算厂房机墩振幅67-68
• 5.2 采用结构力学法(规范方法)计算机墩振幅68-71
• 5.2.1 机墩强迫振动频率68
• 5.2.2 机墩垂直自振频率68-71
• 5.2.3 机墩垂直振幅验算71
• 5.3 有限元法计算厂房机墩振幅的结构模型范围71-72
• 5.3.1 计算方案71
• 5.3.2 计算结果71-72
• 5.4 水电站厂房机墩振幅计算结果统计分析72-73
• 5.5 本章小结73-74
• 6 结论与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-79
• 附录1 第三章附图79-84
• 附录2 第四章附图84-91
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况91-92
• 致谢92-93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 周艳;高耀东;;利用MPC技术对SOLID和SHELL单元进行连接[J];内蒙古科技大学学报;2011年03期

2 李彦硕;水电站厂房楼板动力特性的研究[J];大连工学院学报;1982年02期

3 谢元丕;冯刚;;ANSYS三维实体单元与板壳单元的组合建模研究[J];机械设计;2009年04期

4 汤华涛;吴新跃;;体壳单元连接MPC法的计算精度分析[J];现代制造工程;2011年07期

5 郭冬云;伍鹤皋;冯敏;;楼板连接方式对厂房结构动力特性的影响分析[J];中国农村水利水电;2011年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李慧君;水电站地下厂房内源振动计算模型和边界条件的研究[D];大连理工大学;2009年

2 李卫宾;中小型水电站厂内经济运行关键问题研究[D];郑州大学;2009年

  本文关键词：水电站地下厂房振动特性与抗振设计分析研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：368247