随着我国电力工业的快速稳步发展,抽水蓄能电站的建设进入蓬勃发展时期,其优越性越来越显现出来。但抽水蓄能电站由于水泵水轮机组转速高、双向运转、启动运行频繁等特点,因机组摆动或水力脉动而导致的厂房支承结构振动问题也日益突出。 本文首先结合张河湾抽水蓄能电站实际工程,分别采用不同的计算方法研究厂房机组支承结构的自振特性,对由水力、机械和电气等原因引起的振源进行了分析并进行了共振校核,同时对典型动荷载作用下厂房机组支承结构的动力响应进行计算,欲探求一种较为合理有效的机组支承结构动力分析方法;其次以十三陵抽水蓄能电站为基础,结合国内已建的广蓄、天荒坪抽水蓄能电站机组支承结构形式,对比结构动力特性计算结果,对各种结构方案的动态特性进行了分析,以便合理地选择结构形式,提出有效的隔振、防振措施;最后对论文的主要工作和结论加以总结。论文的主要工作和成果结论为: (1)《水电站厂房设计规范》将机墩组合结构简化成单自由度振动体系的自振频率和振幅计算方法,没有考虑结构的空间效应,不能真实准确地反映板、柱、风罩、机墩、蜗壳外围混凝土等不同构件之间刚度的差异性,对于大容量的水电站厂房复杂结构其误差明显。而对于三维有限元数值计算方法,若以拟静力法计算水电站地下厂房动力响应和动力刚度,则结果偏大,而谐响应分析结果更接近实际情况。 (2)根据机组振源频率和厂房结构自振频率的共振复核,张河湾抽水蓄能电站的结构设计总体上是合理的,不存在发生共振的可能;同时地下厂房动力响应分析结果显示机墩处的最大振幅没有超过规范规定值;从抗振的角度判断,上机架和下机架处的设计刚度满足厂家提出的要求。 (3)由于机组的转频(大多属于低频)在振源中起重要作用,根据基频避开机组转频这一传统观点,水电站地下厂房约束作用越强,结构自振频率越高,对组合结构避频越有利;机组段之间不分缝对楼板的刚度影响较小,但有助于提高机墩的整体刚度,对抗振有利;在静力刚度相同的前提下,采用厚板结构对提高厂房整体结构的刚度有一定的有利作用。 (4)在水电站地下厂房动力特性的几个主要影响因素中,边界的约束条件影响较大,在抗振设计中可充分加以利用,以实现地下厂房结构抗振的合理优化。机组段的分缝与否及楼板采用型式,不同工程均有成功的实例,究竟采用何种形式或何种形式更优,需要根据工程实际情况综合比较确定。