水电站半地下厂房设计方案动力特性及抗震研究

论文摘要

随着地球资源的日渐消耗,可重复开发利用的水力资源得到了前所未有的重视。世界各国都在大力发展水利水电事业,大规模的水电站会越来越多,厂房作为将水能转换为电能的场所,其重要性不言而喻。与此同时,厂房中存放着各种电气及水力设备并且一般都布置在远离城市的山区,设备运行产生的振动和地震作用威胁着厂房的安全与稳定;因此,动力学问题对于水电站厂房来说是非常重要的。本文结合赤道几内亚吉布洛水电站半地下厂房,针对其分缝和后浇带两种设计方案下的厂房结构,采用模态分析方法对其动力特性进行对比,采用振型分解反应谱法对其抗震性能进行对比,并分析了围岩边界条件和水体附加质量对两种厂房模型的动力特性和抗震性能的影响,最后分别采用静力法和谐响应法对机墩组合结构进行了水平刚度复核。得出的结论为:后浇带设计方案能减小厂房的地震响应幅值,增强厂房的抗震性能,并且能够满足机墩位移的要求;针对吉布洛电站厂房,采用后浇带设计方案是更优的选择。并且考虑地基参振(参震)和水体附加质量对于厂房抗震来说是不利的,能更真实的反映厂房的地震响应,从而能更准确的为厂房的抗震设计提供参考和理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 世界水电开发背景背景
• 1.2 论文研究的意义和应用价值
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文主要内容
• 2 结构动力分析理论及方法介绍
• 2.1 结构动力方程推导
• 2.2 特征值的计算方法
• 2.3 运动方程的计算方法
• 2.4 地震响应计算方法
• 3 水电站厂房动力特性分析
• 3.1 吉布洛电站概况
• 3.2 主厂房设计方案对比
• 3.2.1 规范条款
• 3.2.2 两种方案对比
• 3.3 主厂房计算模型及自振特性对比
• 3.3.1 计算软件
• 3.3.2 模型建立方法和流程
• 3.3.3 计算模型
• 3.3.4 材料参数
• 3.3.5 自振特性分析
• 3.3.6 围岩边界条件的变化对厂房自振特性的影响
• 3.3.7 不同运行工况下水体附加质量对厂房自振特性的影响
• 3.4 振源分析及共振校核
• 3.4.1 振源特性分析
• 3.4.2 共振校核
• 3.5 本章小结
• 4 水电站半地下厂房抗震分析
• 4.1 计算方法、计算荷载和计算模型
• 4.1.1 计算方法
• 4.1.2 计算荷载
• 4.1.3 计算模型
• 4.2 地震响应计算及结果分析
• 4.2.1 地震响应位移结果对比分析
• 4.2.2 地震响应应力结果对比分析
• 4.2.3 静荷载与地震响应迭加
• 4.3 围岩边界条件对厂房地震响应的影响
• 4.3.1 地震单独作用下响应结果分析
• 4.3.2 与静荷载结果进行迭加
• 4.4 水体附加质量对厂房的地震响应的影响
• 4.4.1 各工况下地震响应结果分析
• 4.5 本章小结
• 5 水电站半地下厂房机墩组合结构水平刚度复核
• 5.1 工况及荷载作用
• 5.2 三维有限元静力刚度分析
• 5.3 三维有限元动力刚度分析
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 攻读硕士学位期间参加的科研实践及发表的论文
• 致谢
• 参考文献