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基于不同边界条件的地下厂房结构动力特性研究

周晓岚  
【摘要】:近年来,随着全球能源结构的调整,各种新型能源得到广泛的应用,水电作为可再生的清洁能源,俨然成为推动能源可持续发展的重中之重,水电事业也随之得到大力发展。伴随着水电站规模的越来越大,其安全稳定问题也得到越来越多的重视。相较于水电站地上厂房,其地下厂房有更多的优势,因此应用也更为广泛。从我国西部目前建成的一些地下电站的运行情况来看,由机组振动所引起的厂房结构性振动不仅容易造成厂房结构的破坏,影响厂房的使用寿命和经济效益,而且会影响机组和电气设备的正常运行,同时影响工作人员身心健康。因此,如何防止机组振动引起的土建结构强烈振动、甚至与土建结构发生共振的现象已成为大型水电站厂房设计研究工作中的重要问题之一。除此之外,很多电站厂房修建在地震活跃地区,而地震载荷对厂房结构存在很大的破坏作用,因此对厂房进行抗震安全性评价及减震措施研究也是十分必要的。本文以澜沧江干流中下游河段某大型水电站为算例,建立了三维有限元数值模型,进行了厂房结构常规静态分析,研究其在正常运行情况下的安全及稳定性。其次,通过建立和模拟了不同的厂房边界条件,研究地下厂房结构的固有频率及振型,探讨其对厂房自振特性的影响。在分析结构、机械及电力等振源的基础上,对厂房进行了共振复核及振动安全评价。再次,根据电站坝址区地质条件及地震动参数拟合得到的人工地震波,基于粘弹性边界条件,进行结构地震动时程计算分析,通过对厂房结构各主要构件部分的地震响应如加速度、位移及应力等分析,揭示了地下厂房结构的地震反应规律,为结构的抗震设计提供了一定参考和依据。


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