地震动强度指标在水电站厂房抗震分析中的应用研究
发布时间：2021-11-17 06:45
我国水能资源多集中在地震频发的西部地区,这对我国的水利水电工程建设提出了严峻挑战。水电站厂房作为利用水能发电的主要建筑结构,其通常在竖向以发电机层为界分为上部结构和下部结构,上部由屋盖结构和墙、梁、柱等组成,相当于单层厂房结构体系;下部为布置水轮发电机的大体积混凝土结构,上部结构的刚度和质量明显低于下部结构,在地震作用下,上部结构极易发生损坏危及人员安全和电力供应,所以对水电站厂房的抗震性能评价是有效减轻结构破坏、经济损失和人员伤亡,保障厂房结构在地震作用下的正常使用功能的重要手段。本文主要通过对地震动强度指标在水电站厂房抗震分析中的应用进行研究,以期获得准确的水电站厂房抗震性能评价结果。主要研究内容和结论包括:（1）参照当前的水电站厂房抗震研究中普遍采用的简化分析方法,拟定了四种计算方案以探究各种简化分析方法所描述的水电站厂房上—下部结构相互作用对结构地震响应的影响。结果表明对水电站厂房的抗震分析应当考虑下部结构的放大效应和上下部结构之间的耦联作用,但可以将下部结构混凝土按线弹性本构考虑做简化分析以节约计算成本。（2）根据选取的17种地震动强度指标与水电站厂房结构最大地震响应的相关性...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单条地震波的IDA曲线
西安理工大学工程硕士专业学位论文12行弹塑性时程计算，每次计算采用IM递增的地震动记录，得到一系列（IMi，EDPi）点，连接这些点即可绘制出一条不同强度地震作用下的IDA曲线，如图2-1所示；图2-1单条地震波的IDA曲线Fig.2-1IDAcurveofsingleseismicwave（3）考虑到地震的随机性，选取足够数量的可以反映工程场地特性的非同次地震记录，一般为10~20条，重复（1）至（2）所示步骤，可以得到多条地震记录的IDA曲线，绘制在同一IM-EDP坐标系下即可得到IDA曲线簇，如图2-2所示。图2-2多条地震波的IDA曲线簇Fig.2-2IDAcurveclusterofmultipleseismicwaves2.2.2结构地震易损性分析的基本原理结构的地震易损性是指在给定的地震动强度水平下结构达到或超越特定各种极限状态的条件概率，其表达式为：PimFCimIMEDPR（2-17）式中：IM为地震动强度参数；EDP为工程需求参数；C为结构的抗震能力，可根据预定的破坏状态取相应的值；EDP≥C表示结构达到或超过某种预定的极限状态；imFR为地震易损性函数。地震易损性在宏观上描述了地震动强度参数与结构各破坏状态之间的关联性，并从概
混凝土材料的弹塑性力学行为用损伤塑性模型描述，钢结构和地基岩体则按线弹性考虑，厂房-地基模型的弹性力学参数见表3-1。ABAQUS中的损伤塑性模型（CDP模型）是基于各向相同破坏假设，适用于描述混凝土材料在地震荷载循环往复作用下弹塑性行为。厂房结构C25混凝土动态强度取为相应的静态强度标准值，依据文献[67]取抗压强度fck=16.7MPa，抗拉强度ftk=1.78MPa，本构曲线和损伤因子曲线结合上述规范给出的单轴加载作用下的混凝土材料本构关系，利用能量等效假设计算得到，混凝土单轴受力应力-应变曲线与损伤因子-应变曲线见图3-2。表3-1水电站厂房各部位材料的弹性力学参数Table.3-1Elasticmechanicalparametersofmaterialsinallpartsofthepowerhouse部位密度（kg/m3）弹性模量（GPa）泊松比厂房混凝土结构2500280.167钢结构78502000.280地基岩体2700350.200（a）单轴受压（b）单轴受拉图3-2混凝土单轴受力应力-应变曲线与损伤因子-应变曲线Fig.3-2Stress-straincurveanddamagefactor-straincurveofconcreteunderuniaxialstress3.2计算方案及地震动输入为了探究在当前水电站地面厂房抗震研究中应用较为广泛的简化分析方法所描述的上—下部结构相互作用对水电站厂房结构地震响应的影响，拟定了四种计算方案，主要区别在于有限元计算模型、上部结构及下部结构混凝土材料的本构关系、厂房—地基系统的边界条件和地震动输入四个方面。方案一厂房整体结构混凝土材料均考虑为损伤塑性模型，且厂房上—下部结构耦联，能够较准确地反映上下部结构的相互作用，以其计算结果作为真实值；方案二将下部结构混凝土材料的本构关系设置为线弹性，上部结构混凝土材料的本构关系为损伤塑性模型；方案三未考虑上下部结构的耦联，计算时采用局部模型，分为两?
本文编号：3500408
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单条地震波的IDA曲线
西安理工大学工程硕士专业学位论文12行弹塑性时程计算，每次计算采用IM递增的地震动记录，得到一系列（IMi，EDPi）点，连接这些点即可绘制出一条不同强度地震作用下的IDA曲线，如图2-1所示；图2-1单条地震波的IDA曲线Fig.2-1IDAcurveofsingleseismicwave（3）考虑到地震的随机性，选取足够数量的可以反映工程场地特性的非同次地震记录，一般为10~20条，重复（1）至（2）所示步骤，可以得到多条地震记录的IDA曲线，绘制在同一IM-EDP坐标系下即可得到IDA曲线簇，如图2-2所示。图2-2多条地震波的IDA曲线簇Fig.2-2IDAcurveclusterofmultipleseismicwaves2.2.2结构地震易损性分析的基本原理结构的地震易损性是指在给定的地震动强度水平下结构达到或超越特定各种极限状态的条件概率，其表达式为：PimFCimIMEDPR（2-17）式中：IM为地震动强度参数；EDP为工程需求参数；C为结构的抗震能力，可根据预定的破坏状态取相应的值；EDP≥C表示结构达到或超过某种预定的极限状态；imFR为地震易损性函数。地震易损性在宏观上描述了地震动强度参数与结构各破坏状态之间的关联性，并从概
混凝土材料的弹塑性力学行为用损伤塑性模型描述，钢结构和地基岩体则按线弹性考虑，厂房-地基模型的弹性力学参数见表3-1。ABAQUS中的损伤塑性模型（CDP模型）是基于各向相同破坏假设，适用于描述混凝土材料在地震荷载循环往复作用下弹塑性行为。厂房结构C25混凝土动态强度取为相应的静态强度标准值，依据文献[67]取抗压强度fck=16.7MPa，抗拉强度ftk=1.78MPa，本构曲线和损伤因子曲线结合上述规范给出的单轴加载作用下的混凝土材料本构关系，利用能量等效假设计算得到，混凝土单轴受力应力-应变曲线与损伤因子-应变曲线见图3-2。表3-1水电站厂房各部位材料的弹性力学参数Table.3-1Elasticmechanicalparametersofmaterialsinallpartsofthepowerhouse部位密度（kg/m3）弹性模量（GPa）泊松比厂房混凝土结构2500280.167钢结构78502000.280地基岩体2700350.200（a）单轴受压（b）单轴受拉图3-2混凝土单轴受力应力-应变曲线与损伤因子-应变曲线Fig.3-2Stress-straincurveanddamagefactor-straincurveofconcreteunderuniaxialstress3.2计算方案及地震动输入为了探究在当前水电站地面厂房抗震研究中应用较为广泛的简化分析方法所描述的上—下部结构相互作用对水电站厂房结构地震响应的影响，拟定了四种计算方案，主要区别在于有限元计算模型、上部结构及下部结构混凝土材料的本构关系、厂房—地基系统的边界条件和地震动输入四个方面。方案一厂房整体结构混凝土材料均考虑为损伤塑性模型，且厂房上—下部结构耦联，能够较准确地反映上下部结构的相互作用，以其计算结果作为真实值；方案二将下部结构混凝土材料的本构关系设置为线弹性，上部结构混凝土材料的本构关系为损伤塑性模型；方案三未考虑上下部结构的耦联，计算时采用局部模型，分为两?
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