【摘 要】
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进水塔是引水和泄水系统最前端建筑物,是水利枢纽工程宣泄洪水的安全通道。它的安全对整个引水、泄水系统甚至大坝的安全起着举足轻重的作用。进水塔(尤其是大型进水塔)在动荷载
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进水塔是引水和泄水系统最前端建筑物,是水利枢纽工程宣泄洪水的安全通道。它的安全对整个引水、泄水系统甚至大坝的安全起着举足轻重的作用。进水塔(尤其是大型进水塔)在动荷载作用下的安全性研究是非常必要的。进水塔结构体型复杂,截面变化部位较多,受力情况及边界条件非常复杂,传统的结构力学计算方法难以反映结构体型、外围水压力等多种因素对进水塔结构性能的影响,因此采用有限元法对强震作用下的进水塔进行结构动态响应分析是十分必要的。进水塔的稳定与否关系到泄水建筑物乃至整个枢纽的安全,因而对进水塔的整体稳定性进行分析和研究是十分必要的。 本文在考虑地震作用下的塔体与地基的动力相互作用的基础上采用了两种地震动输入方式,即无质量地基均匀输入和考虑辐射阻尼效应的粘弹性人工边界输入方式。同时考虑塔体与地基接触面之间的动力非线性作用,分别建立了四种有限元模型,对其进行地震时程响应分析。并在考虑往复地震力作用下塔体的实际响应过程基础上,利用自编程序计算进水塔动态抗滑、抗倾覆稳定安全系数并绘出时程曲线,据此评价进水塔的抗震性能和整体稳定性。本文以羊曲水电站进水塔为研究对象进行分析,结果表明:(1)与无质量地基均匀输入条件相比,考虑辐射阻尼效应的粘弹性人工边界条件下塔体动力响应极值减小了20%左右,说明无质量地基均匀输入方法在一定程度上放大了塔体的地震动力反应,其计算结果是偏保守的;地震动能量向远域地基逸散的辐射阻尼效应对塔体的动力反应有重要影响,在进行结构动力反应分析时考虑地基辐射阻尼效应是很有必要的。(2)进水塔各种计算情况下抗滑和抗倾覆稳定安全系数最小值均大于1,动态稳定安全系数时程曲线围绕静力稳定安全系数上下振荡,整体稳定性满足规范要求且富裕度较大。希望本文的研究成果能为工程实践提供参考作用。
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