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水电站进水口结构分析方案比选研究

渠元闯  
【摘要】:水电站进水口是引水发电的首部建筑物,对水电站的运行安全具有十分重要的作用。由于体型及受力情况复杂,采用传统的结构力学和材料力学法进行计算是不够准确的,因此,十分必要对水电站进水口进行有限元结构分析。 现行的水电站进水口有限元结构分析多采用实体单元进行模拟,而水电站进水口多包含前部拦污栅框架结构,采用实体单元进行模拟难以反映其梁结构的受弯剪特性,且实体结构受网格剖分的影响,使分析成果具有一定的不确定性;在应用实体单元模拟的计算结果进行配筋时,配筋选取的截面一般是在应力最大部位,而计算中存在的应力集中现象往往会使配筋量偏大。因此,本文将探讨采用梁系与实体联合的水电站进水口有限元结构分析。 本文以云南澜沧江乌弄龙水电站进水口为工程依托,首先采用单一实体单元对进水口进行有限元静动力结构分析;接下来采用梁和实体单元分别模拟水电站进水口前部拦污栅框架和后部塔体结构,应用耦合自由度和约束方程的方法解决梁与实体连接的问题,对其进行了有限元静动力结构分析;然后通过对比上述两种方法的静力和动力计算成果,探求采用梁和实体单元对水电站进水口进行有限元结构分析的可行性,指出在一般的配筋设计中,应用实体单元模拟水电站进水口的结果进行静动力叠加,对纵向联系梁上下部配置钢筋的配筋设计方法存在的问题,提出应根据静动力情况下内力的不同方向进行叠加,得出配筋位置和配筋量的合理配筋方法;最后对水电站进水口结构分析方案进行了分析比选。


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