岸塔式进水塔结构的抗震与稳定性分析_程汉昆
对压力墙式进水塔稳定应力计算方法中存在的一些问题的探讨
对压力墙式进水塔稳定应力计算方法中存在的一些问题的探讨刘平安（国家电力公司成都勘测设计研究院，四川成都610072）摘要：由于压力墙式进水塔具有独特的优势，近年来已经被许多工程所采用，但对它的稳定应力计算的方法还不太成熟。
本文对《水工专业设计大纲范本汇编8》中所列公式中存在的问题作一些探讨。
关键词：取水塔；应力；稳定；计算方法1 前言压力墙式进水塔又称岸塔式进水口，它是“镶嵌”在L型基础中的进水塔，塔背有基岩承受并传递塔身所受的水压力，靠自重和岸坡岩体支撑维持稳定。
为了计算塔底板应力和塔背抗力，《水工专业设计大纲范本汇编8》作了以下假设：（1）将塔体视为刚体，在荷载作用下，岩体受挤压变形产生抗力；（2）L型地基变形符合文克尔假定，抗力或反力按线性规律分布，塔背抗力不受闸孔影响，自下而上连续分布；（3）抗力或反力强度值，由力的平衡条件和转角相容条件列出的方程组求得；（4）塔体”转动趋势”由水平和垂直荷载合力作用点位置确定；（5）塔背与岸边基岩紧密连接。
塔体计算简图见图1。
根据上述假定列出的四个平衡方程为：（1）塔体绕塔背形心反时针转动时a．垂直力平衡：（2）当塔体绕底板形心顺时针转动时前三式均同（1）；力矩平衡：（3）塔体绕底板形心反时针转动和塔体绕塔背形心顺时针转动时只需分别将（1）、（2）情况下联立方程组的第四个公式中的最后两项的负号变为正号即可。
式中H———作用于塔体上所有水平力之和，kN；V———作用于塔体上所有垂直力之和，kN；L———进水塔底板宽度（垂直流向），m；b———进水塔底板长度（顺流向），m；h———塔背与岸边岩体接触高度或塔背岩体抗力作用范围，m；f———塔体混凝土与岩石之摩擦系数；M0———H和V对底板形心之力矩，kN·m；M01———H和V对塔背形心之力矩，kN·m；k h，k b———分别为塔背基岩和底板基岩之抗力系数，kN／m2；σ1，σ2———塔底板上之反力（抗力）强度，kN／m2；p1，p2———塔背上之基岩抗力（反力）强度，kN／m2。
高地震区高耸进水塔结构的动力分析
高地震区高耸进水塔结构的动力分析
王银志;马震岳
【期刊名称】《水电能源科学》
【年(卷),期】2003(21)1
【摘要】由于其复杂的结构形式和边界条件,高地震区岩基上进水塔高耸结构的地基—进水塔—塔背山体—水体的相互作用问题十分复杂。
以某水电站进水塔为例,用时程分析法分析了复杂高耸结构的抗震性能,并校核了塔体的稳定性。
【总页数】4页(P76-79)
【关键词】高耸纸醉金迷;进水塔;动力分析;稳定性;有限元
【作者】王银志;马震岳
【作者单位】大连理工大学土木水利学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV732.1
【相关文献】
1.高耸钢筋混凝土进水塔结构抗震稳定性分析与安全评估 [J], 赵海涛;骆勇军;王潘绣;岳春伟
2.高耸独立进水塔动力稳定性分析 [J], 赵晓红;张军;乔海娟;张汉云
3.高耸复杂进水塔结构三维有限元分析 [J], 彭金花
4.考虑粘弹性人工边界的高耸进水塔结构地震动态响应分析 [J], 刘云贺;郑晓东;张小刚
5.高耸进水塔拦污栅墩连系梁结构体系的抗震分析 [J], 李子民;李守义;田超;王博;赵洋;杨勇
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岸塔式进水塔结构的抗震与稳定性分析_程汉昆
基准期 ５ ０ 年内 ０． ２ ６ ３ ６ ３ ０． ２． 超越概率为 ５％
注： ａ Ｔｇ 为 特 征 周 期 ； ｈ 为设计地 震 加 速 度 代 表 值 ； ｍ ａ ｘ为 反 应 谱 β 最大代表值 。
格图和塔体有限元网格图见图 １。 （ ） 计算 荷 载 。 静 力 计 算 以 进 水 塔 检 修 作 为 ２ 典型工况 ， 需考 虑 的 荷 载 有
图 １ 进水塔整体结构网格图和塔体有限元网格图 Ｆ ｉ １ Ｔ ｈ ｅ ｗ ｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｉ ｄ ａ ｎ ｄ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｇ． ｇ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｍ ｅ ｓ ｈ ｏ ｆ ｔ ｏ ｗ ｅ ｒ
１ 计算模型与力 、 浪压力 、 风荷载 。 动力计算主要考虑结构地 震惯性力和塔体内外动水压力对进水口结构整体 动力响应的作用 ， 其中塔体内外地震动水压力以
４］ 附加质量 ［ 的形式来考虑 。 动力计算考虑结构在
， 收稿日期 ： 修回日期 ： ２ ０ １ １ ０ ４ ２ ６ ２ ０ １ １ ０ ６ ０ ７ － － － － ， ： 作者简介 ：程汉昆 （ 男， 硕士研究生 ， 研究方向为水电站建筑物结构抗震与稳定性分析 ， １ ９ ８ ５ Ｅ ａ ｉ ｌ ｃ ｈ ｋ ｔ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ －） －ｍ ＠ ｊ
（ ） 计算模型 。 采用 ＡＮ １ Ｓ Ｙ Ｓ 软件进行计算 ， 进水塔 的 边 墩 、 中 墩、 隔 墩、 横 墙、 楼 板、 机房等结 构均 采 用 ｓ 梁结构采用 ｈ ｅ ｌ ｌ ６ ３ 板 壳 单 元 模 拟， 其他混凝土结构 、 地基采用 ｂ ｅ ａ ｍ １ ８ １ 梁单元模拟 ， ， ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ４ ５ 实体单 元 模 拟 附 加 质 量 采 用 ｍ ａ ｓ ｓ ２ １三 方向质 量 单 元 模 拟 。 竖 直 墙 向 底 板 实 体 单 元 ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ４ ５中延伸一 层 ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ单 元 以 消 除 两 者 连 接 处 自由度不一致的影响 。 进水口四周和底部各向外 取１ ０ ０ｍ 岩 基 。 半 无 限 域 地 基 和 岩 体 边 坡 均 按 传统的无质量地基模型进行模拟 。 岩基四周和底
岸塔式进水口整体稳定的计算方法
岸塔式进水口整体稳定的计算方法卞全(中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，西安710065 )摘要由于岸塔式进水口背靠岩体，靠基础和塔背的岩体来支撑并维持稳定，具有独特的优势，已被许多工程所采用；对于其整体稳定的方法，已有不少出版物进行了推导和论述，但在运用中，仍有不少问题还没有得到解决。
本文通过对其整体稳定计算方法的分析、总结、补充和验证，完善了岸塔式进水口整体稳定的计算方法，可供设计人员采用。
关键词岸塔式进水口稳定应力计算方法1 引言岸塔式进水口背靠岸坡岩体，是“镶嵌”在L型地基中的进水塔，塔体两侧平压，可将顺水流方向的荷载传递到基础和岸坡岩体，靠基础和塔背的岩体来支撑并维持稳定。
因此，岸塔式进水口沿水流方向的整体稳定，不同于一侧挡水、另一侧临空的重力坝和重力式挡土墙。
对于“镶嵌”在L型地基中的岸塔式进水口，其整体稳定问题不像重力坝和重力式挡土墙那样，有沿基础面滑动的可能和绕趾点倾覆的可能，只要基础应力和岸坡应力都在岩体允许应力或抗力范围之内，塔体就不致发生整体失稳。
借助于日趋流行的三维有限元技术，目前已经可以开展岸塔式进水口的有限元计算，得到比较接近实际的基础和岩体的应力结果。
但由于在三维有限元计算中，首先要模拟地基岩体、岸坡岩体、塔体结构，初始应力场、开挖应力释放过程等，然后才能进行进水塔完建后的各工况下的稳定及应力计算(采用弹塑性或非线性分析方法)；前处理并不简单，不能很快地得到结果，费时费力，不利于体型初拟时的决策和分析。
而按常规结构力学的方法快速、方便，方法成熟可靠，符合目前的结构可靠度设计的国家标准，被广大设计人员普遍采用。
对于岸塔式进水口整体稳定的计算方法，已有不少出版物，包括《水电站进水口设计》(杨欣先、李彦硕主编，大连理工大学出版社)，《水利水电工程技术设计阶段水电站岸塔式进水口设计大纲范本》(编号为FJD34030)，以及《水工专业设计大纲范本汇编8》等，提出了岸塔式进水口的结构力学方法。
高耸岸塔式进水口结构动静力特性仿真分析
高耸岸塔式进水口结构动静力特性仿真分析杨乐;王海军;赵典申【摘要】建立了泸定水电站深孔泄洪洞高耸岸塔式进水口结构模型,并进行三维有限元动静力分析.静力计算中,分不同工况考虑了各种荷载包括绕渗作用及温度场变化的作用,得到了结构的应力与位移分布.动力计算中对进水塔结构在空库及满库情况下的自振特性进行了分析.通过振型分解的反应谱法计算了在横河流向、顺河流向和竖直向地震共同作用下进水塔结构的动力响应,并将动力计算结果与静力计算结果进行叠加.重点分析了支铰大梁、边墙、闸门槽等部位的受力特性,并对进水塔各部位的动静力稳定性进行了评价.%The structural analysis model for the bank intake tower of spillway tunnel in Luding Hydropower Station is built for simulating the static and dynamic characteristics by 3D FEM. The stress and displacement distributions of intake tower in different working conditions are achieved by the static analysis after considering all loads, including the by-pass seepage and temperature change. The serf-vibration characteristics under the conditions of empty and full reservoir are studied in the dynamic analysis. The dynamic response of the intake tower under the combining action of earthquakes from the directions of flow, perpendicular to the flow in horizontal and vertical plane are studied by the response spectrum method, and the results are superimposed with the static analysis. The stresses on the crossbeam, side wall and gate slot are more concerned, and the overall static and dynamic stabilities of intake tower are assessed.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】4页(P25-28)【关键词】岸塔式进水口;三维有限元;动静力分析;振型分解反应谱法;泸定水电站【作者】杨乐;王海军;赵典申【作者单位】四川华电泸定水电有限公司,四川,泸定,626100;河海大学水利水电工程学院,江苏,南京,210098;四川华电泸定水电有限公司,四川,泸定,626100【正文语种】中文【中图分类】TV732.1;TV741(271)泸定水电站泄洪洞进水口采用岸塔式结构，塔顺水流向长55 m，宽24 m，高74 m，进水口设平板检修闸门和弧形工作闸门，弧形工作闸门孔口尺寸12 m×9.4 m （宽×高），洞身为无压城门洞形，断面尺寸为12 m×17 m （宽×高）。
进水塔的抗震分析
《复杂结构进水塔抗震与稳定性研究》
作者： 祁勇峰； 崔建华； 谢晓玲
来源：现代水利水电工程抗震防灾研究与进展（2011年 第三届全国水工抗震防灾学术交流会） 时间：2011-10-21
【摘要】 进水塔结构是一种重要的独立坝体和岸边之外 的 塔形进口水工建筑物,地震作用下,其安全性关系到整个 电站的安全和效益。本文采用振型分解反应谱法对某 进水塔结构进行抗震分析,计算分析了进水塔结构的自 振特性,动位移、动应力。将动力计算结果与静力计算 结果进行叠加,对进水塔结构抗震性能进行评估,在此基 础上对结构进行抗滑、抗倾覆稳定分析,计算结果表明: 该进水塔结构的变形与强度、稳定性均能满足要求,可 为工程设计提供科学依据。
【结论】 （１） 通过弹性连接、动态接触这２种方案计算结果 的对比分析，可以确定塔背与回填砼间的动态接触情 况更符合地震作用下进水塔的实际受力情况。 （２） 通过质点振动频率、位移、速度、加速度等动 力特性方面进行的多因素分析，认为随着地基模量的 增加和上部结构刚度的增加，结构自振频率均相应增 大；而结构的振动位移、速度、加速度更多地取决于 地基特性，受上部结构刚度变化的影响不大。
《泸定水电站岸塔式进水塔结构动力响应分析》
作者：张子艳 , 任旭华, 乐成军, 刘爱环
来源：《第三届青年优秀科技论文集》第17页 时间：2013-03-01
【摘要】 根据泸定水电站岸塔式进水塔的结构特点,建立了 进水塔结构—水体—地基的三维动力有限元附加质量 模型。分析了进水塔结构在施工完建期空库工况和正 常蓄水位工况下分别与水平向、三向地震作用叠加的 动力特性,确定了可能引起结构破坏的最不利位置。计 算结果表明,水平向地震作用对结构应力应变影响较大, 竖向地震作用的影响较小。
倾斜岸塔式进水口整体稳定计算分析
ｏ ｗ ｒｂ ｄ ｓｄ ｒ ｃｌ ｅａｅ ｏ ｔ ｅ ｐ ｒ ｎ ｎ ｐ ｒ ｔ ｎ ｓ ｆ ｔ ｆ ｈ ｎａ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ，８ ｈ ｖ ｒ ｌｓａ ｉ ｔ ａｃ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｆ ｏ ｅ ｏ ｙ ｉ ｉｅ ｔ ｒ ｌｔｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｅ ｔｏ ｅ ａｉ ａｅｙ ｏ ｅ ｉ ｔｋ ｔｕ ｔ ｒ ｔ ｙ ｏ ｔ ０ ｔ ｅ ｏ ｅ ａ ｔ ｂｌ ｙ ｃ ｌｕ ａｉ ｎ ｎ ｌ ｓ ｌ ｉ ｏ ｓ
ｉ ｃ ｕ ａ ｙ，ａ ｄ ｉ ｕｔ ｒ ｃｉ ａ ｌ ｏ ｎ ｌｓｓ ｏ ｈｅ ｏ ｒ ｌ ｓａ ｌｔ ｆｉｃ ｉｅ ａ —ｔｗｅ ｎ ａ ． ｎｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｓ ｑ ｉｅ ｐ ａ ｔｃ ｂ ｅ ｆｒ ａ ａｙ ｉ ｆｔ ｖｅａｌ ｔｂｉ ｙ ｏ ｎ ｌｎ ｄ ｂ ｎｋ ｉ ｏ ｒ ｉｔｋｅ
ｏ ｔｋ ｏ ｅ ｅｙ ｉ ｏ ｔｎ ．Ｂａｅ ｎ ａ ｃ ｓ ｉｔｒ ，ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｐ ｔ ｆｒ ａ ｄ ｔｅ ｃ ｃ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｔ ｏ ｆｔ ｅ ｏ ｅ ａｌｉ － ｆ ｎ ａ ｅ ｔ ｗ ｒｉ ｖ ｒ ｍｐ ｒ ｔ ｉ ｓ ａ ｓ ｄ ｏ ａ ｅ ｈ ｓ ｙ ｈ ａ ｅ ｕｓ ｏ ｗ ｒ ｈ ａ ｕ ａｉ ｎ ｎ ｌｓｓｍｅ ｈ ｄ ｏ ｖ ｒ ｌ ｎ ｏ ｌ ｏ ｈ
，
中图分 类号 ：Ｖ ３ ． Ｔ ７２ １
文献标识码 ： Ａ
Ｃａ ｃ ａ ｉ ｎ ａ ｎａｙｓｓ ｏ ｖ ｒ ｌ ｓａ ｌ ｙ ｏ ｎｃｉ ｄ ｂａ ｋ —ｔ ｗｅ ｎｔ ｋｅ ｌｕｌ ｔｏ ｎｄ ａ ｌ ｉ ｆｏ ｅ ａ ｌ ｔ ｂｉ ｔ ｆ ｉ ｌｎｅ ｎ — ｏ ｒ ｉ ａ ｉ
口处 岸坡 地形 较缓 ， 根据 地形 条件 ， 水 口按 其结 构 进 特征 比较 了 ３种方 案 ， 案 之 一 为 修 建倾 斜 式 岸 塔 方 进水 口。塔体 下段 大部 分 与 岸 坡 接触 ， 上端 与岸 坡 分 离 ， 顶启 闭机 室交 通与 岸边交 通 有交通 桥 连接 。 塔 该塔 体布 置特 点 是 ： 水 塔 闸 门井 下 部 的 ３４高 度 进 ／ 均 与洞脸 边坡 基岩 连 成 整 体 ， 水 塔 整体 如 同重 力 进 式挡 墙 ， 依傍在 洞 脸 基 岩 边 。但 进 水 塔 并不 承受 洞 脸 边坡基 岩 的不稳 定体 荷载 ， 有不 稳定 岩体 ， 另 如 须 采 取工 程 措 施 使 其 稳 定 。本 文 通 过 对 作 用 于进 水 塔上 的塔 基底板 反力 和塔 背基 岩抗 力 大小及 分布 规 律进 行研 究 ， 而 分 析倾 斜 岸 塔 式 进 水 口沿水 流 进
泸定水电站岸塔式进水塔结构动力响应分析
Ａ ｂｓｒ ｔ ｔ ａｃ ：Ａ ｔｒ ｅ—ｄ ｍｅ ｉ ａ ｄ ａ ｃ ｉｎｉ ｅ ｅ ｅ ｔ ｄｄ ｄ ｈｅ ｉ ｎｓｏｎ ｌ ｙｎ ｍｉ ｆ ｔ ｌｍ ｎ ａ ｅ ｍ ａ ｓ ｅ ｓ ｍｏｄ ｌ ｅ ｗａ ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ ｏｒ ｈｅ ｓ ｓａ ｌｓ ｅ ｆ ｔ ｂａ ｋ ｎｔｋｅ ｏ ｒ ｏ ｎ ｉ ａ ｔ ｗｅ ｆ Ｌ ｉ ｇ Ｈｙ ｒ ｐ ｗｅ ｔ ｔｏ ｆｅ ｏ ｓｄｅ ｉ ｈｅ ｉ ａ ｅ ｓｒ ｔ ｅ ｕｄ ｎ ｄ ｏ ｏ ｒＳ ａｉ ｎ ａ ｒｃ ｎ ｉ ｒｎｇ ｔ ｎｔｋ ｔｕｃｕｒ ，ｗａ ｅ ｎ ｏ ｄ ｔｏ ｔ ｔ ｒａ ｄ ｆ ｕｎ ａ ｉｎ．Ｏｎ ｔ ｅ ｃ ｎｄ ｔｏ ｓｏ ｔｒｓｏ ａ ｅ ｈ ｏ ｉｉ ｎ ｆｎｏ ｗａｅ ｔｒ ｇ
小型水库岸塔式进水口整体稳定计算及经验总结
１ 前 言
ｇ ０ ＝
Ｋ ｆ ＝
（ ２ ）
（ ３ ）
岸塔 式进水 口由塔座 、 塔身和上 部结 构组 成 ， 正 向承受荷 载 。 背 靠岸坡 岩体 ， 依靠 自重 和岸坡 岩体 支
撑 来 维 持 稳定 ． 即岸 塔 式进 水 Ｖ Ｉ 是 镶嵌 在 “ Ｌ ” 形 地
基上 的承压 建筑 物 ， 只 要岸 塔式 进 水 口沿 水 流 方 向 的基 础 应力 在 岩体 允许 应力 或 抗力 范 围 之 内 ， 就可 以保 证塔 体整 体稳定 。 根据 我 国设计 规 范 ，凡 是 库容小 于 １ ０ ０ ０万 ｒ ｎ ３ 的水 库 ， 均 划分 为小 型水库 ， 对应 的岸塔 式进水 口建 筑 物级 别 为 ４ ～ ５级 ， 在进 行抗 震 分析计 算 时 可 采用 拟静 力法 计算 。 受各 种 条件 制约 ， 目前 小 型水 库岸 塔 式 进水 口
胁 、 ‰ 一
建 基 面上 稳 定 力 矩 总 和 及倾 覆
力 矩 总和 （ ｋ Ｎ・ ｍ） ；
整 体稳 定计 算 方法 主 要采 用 常规 的结 构力 学方 法 ， 该方 法简 单 、 可靠， 计 算结果 满足规 范要 求 。为此作 者选 取 了具体算 例 。 采 用结 构力学方 法 ， 对 小 型水库 岸塔 式 进水 口的整 体稳 定计 算 进行 了分析 和验 证 。 同 时将 自己 的设计 经 验进行 了总结 。
Ｈｆ Ｌ
３ 实 例 分 析 和 验 证 ３ ． １ 实 例 概 况
水平力总和
拟 建 的库尔 楚水库 位于 库尔楚 河 出 山 口上 游 １
Ｐ ２
ｋ ｍ处 ， 该 水 库总 库容 为 ９ ７ ６万ｍ ３ ， 控 制 灌溉 面积 为 ３ ． ５万亩 ， 坝高为 ６ ２ ． ３ ０ ０ ｍ， 工程 等别 为Ⅳ 等小 （ １ ） 型 工程 ， 由混凝 土面板 砂砾石 坝 、 溢 洪道 和导流兼 冲沙 放水 隧洞 组成 ，其 中导流兼 冲沙 放水 隧洞 由进 口明
采用ANSYS计算进水塔地震动水附加质量的方法研究
７ １ ０ ０ ６ ５ ）
要： 进水塔 内外的动水压力 在塔体地震作用 中占有 重要 比例 ， 因此在 进水塔地 震作用 效应 的动力分 析 中必 须
考虑塔体和内外 水 体 的 动 力相 互 作 用。在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中 动 水压 力 是 以附 加 质 量 的形 式 通 过 其 内置 的 质 量单 元
ｕ ｎ ｉ ｔ ＭＡ Ｓ １ ． ａ ｃ ｔ ｓ ｏ ｎ ｈｅ ｔ ｔ ｏ ｗ ｅ ｒ ｂ ｏ ｄ ｙ ． ｎｌ ｅ ＭＡ Ｓ ｓ ２ １ ｕ ｎ ｉ ｔ ｉ ｓ ｗ ｉ ｈ ｔ ６ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｓ ｏ ｆ ｅ ｅ ｄ ０ ｍ． Ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｄ ｉｔ ｄ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｎ ａ ｓ ｓ Ｌ ： ￣ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｉ ａ ｍｏ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｃ ｎ ａ ｅ ｂ
Ｓｔ ｕｄ ｙ ｏ ｎ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄｓ ｆ ｏ ｒ Ｃａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ａｄ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａｌ Ｈｙ ｄｒ ｏ ｄ ｙｎ ａ ｍｉ ｃ Ｍａ ｓ ｓ
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ｉ ｄ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｖ ｏ ｌ ｖ ｄ． ｅ Ｎ ａ ｍ ｅ ｌ ｙ ． ｈ ｏ ｗ ｈ ｔ ｅ ｄｄ ａ ｉ ｉ ｔ ｏ ｎ ａ ｌ Ｈ ｌ 鹊 ｓ ｃ ａ ｌ ｌ ｍ ａ ｔ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉｒ ｄ ｅ ｃ ｉ ｆ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈ ｔ ｅ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｑ ｕ ａ ｋ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｑ ｕ ｉ ｔ ｅ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｗ ｉ Ｕ ｂ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｅ ｄ
石门坎水电站进水塔边坡稳定分析及综合治理
０
０
＿．
２０ 年 １ ０８ ０月， 在进水塔边坡高程 ７８ ０ ５ ．０ｍ以 上首次发现裂缝 ， 此时进行进 水 口洞脸支护和引水 洞锁 口支护， 为了便于观测 ， 采用水泥浆灌缝封闭表 面， 同时在锁 口的第 一榀工字钢支撑架上安设 一观 测点。至 ２０ 年 １ ０９ 月再次发现裂缝 ， 期间封闭的缝 面的水泥浆曾开裂并重新灌缝 ， 钢支撑架上观测点
开裂部位再次开裂 ， 并延伸至高程 ７８０ ５ ．０ ｍ的路面 及路上边坡。
２ 工程地质及边坡稳定分析
２ １ 工程地 质条 件 ．
进水塔 口边坡在高程 ７８０ ３ ．０ｍ和高程 ７８０ ５ ．０ ｍ设两级 马道， 中高程 ７８ ０ 其 ５ ．０ｍ马道兼做进 场 路， 路宽约 １ ． ， ００ Ｉ 内侧设有 排水沟 ， ０ｌ 详见图 １开 ， 挖完成后进行了锚喷挂网表层支护， 并设有排水孔 。 ２０ 年 １ 月在进行引水洞洞脸施工过程中， ０８ Ｏ 发现在
砂浆沿缝进行表面封闭。表面封闭有利于进行 目测 变形和阻止外水沿开裂缝隙灌人 山体， 同时尽量地
３ ）外力影响。进水塔边坡在高程 ７８ ０ 为 ５． ｒ ０ａ 本电站唯一进场交通路 ， 施工车辆的通行， 对边坡稳 定带来一定影响。
２ ３ 边 坡稳 定分 析 ．
保持山体 内自身条件恒定。 ３２ 预 应 力锚 索的深层 锚 固 ． 经现场多次勘察研究 ， 设计采用 １ 有粘结预 ０ｔ ０
引水发电洞进 口边坡开挖完成后高约 ７ 坡 ０ ｍ，
向 Ｓ １。岩 性 ＫＪ Ｗ２８， 卜 砂岩 夹少 且倾 向坡 内， 对稳定有利。但 边坡开挖 多在 风 化 带 内进 行 ， 向外 坡 ， 稳 定 不 倾 对 利 ， 该组 节理 密度相 对较 低 ， 但 可能 不会造 成 大的影
官地水电站进水塔结构静动力分析
官地水电站进水塔结构静动力分析彭玮;范书立;陈健云;陈明阳【摘要】使用三维有限元对官地水电站进水塔进行了动、静力分析.静力分析中考虑了复杂地基的影响,并进行施工仿真分析;动力分析中,建立了结构-地基-水体相互作用模型,采用振型分解反应谱法计算结构在地震中的响应.并对结构的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性进行了验算,结果表明结构满足稳定性要求.【期刊名称】《水电站设计》【年(卷),期】2010(026)003【总页数】4页(P25-27,32)【关键词】进水塔;有限元;静力计算;动力计算;仿真分析;断层;官地水电站【作者】彭玮;范书立;陈健云;陈明阳【作者单位】中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川,成都,610072;大连理工大学,海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024;大连理工大学,海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024;大连理工大学,海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024【正文语种】中文【中图分类】TV311 前言官地水电站位于四川省凉山彝族自治州西昌市和盐源县交界的打罗村境内,系雅砻江卡拉至江河口河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。
电站主要任务是发电,共安装 4台机组,装机容量4×600MW。
电站进水塔布置在雅砻江右岸竹子坝沟下游,采用具有整体稳定性较好的岸塔式布置方式。
进水塔基础为杏仁状玄武岩。
塔基岩石总体坚硬,围岩类别多为Ⅲ类,Ⅳ类围岩次之,F2断层及其影响带通过 2号进水塔。
进水塔坐落在 L形地基上,自重等荷载由水平地基与竖向地基联合承载,在采用有限元进行应力分析时,自重的施加方式不同将直接影响计算结果,为了能够更加真实地反映这种影响,采用分层加载进行施工仿真分析。
由于断层的存在,使得塔体的受力状态较为复杂,为此,针对结构可能出现的各种工况进行了静力分析,采用振型分解反应谱法进行动力分析,同时对进水塔的抗滑和抗倾覆稳定性进行了验算。
基于耐震时程法的进水塔结构抗震性能分析
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基于耐震时程法的进水塔结构抗震性能分析
赵 杰,杨 杰,李晓娜
(西安理工大学 西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西 西安 ７１００４８)
其抗震性能对水电站的安全运行有重要意义.以沙牌
摘要:进水塔结构作为水电站的进水建筑物,
水电站的高耸独立进水塔结构为研究对象,应用 ３ 条耐震时程曲线对其进行抗震性能分析与评估,
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岸塔式进水口结构抗震分析
根据进水 口平面布置图 ，建立 了三维有 限元
计 算 模 型 。 进 水 口边 墩 、 中墩 、横 墙 、楼 板 采 用 ｓ ｈ ｅ Ｕ ６ ３壳 单 元 ， 梁结构采用 ｂ ｅ ａ ｍ１ ８ ８单 元 ， 其 他 混
２ 计 算方 法
２ ． １ 基 本假 设
凝 土结构、 地基采用实体 ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ４ ５单元 ， 附加质量采 用ｍ ａ ｓ ｓ ２ １ 三方 向质量单元。进水 口齿槽底部高程
ｍ； 塔 顶 高 程为 ２ ７ ２ １ ． ０ ｍ。 为 了避免 地 基 对地 震 效
应 的放 大作 用以及地 震波反射对结 构 的影响 ， 半
无 限域 地 基 按 照 传 统 无 质 量 地 基 模 型 进 行 模 拟 ， 底 部 采 用 固定 约 束 ， 四 周采 用黏 弹性 边 界 ［ ５ ］ 。 计 算 模 型 坐 标 选 取 如 下 ：顺 水流 水 平 方 向为 轴， 指 向下 游 为 正方 向 ； 垂 直 轴水 平 方 向作 为 】 ， 轴 ；竖 直 向上 为 ｚ轴 ， ｚ轴 与 ， ｙ轴 成 右 手
［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｖ ３ １ ３ ［ 文献标识码 ］ Ｂ
０ 引 言
水 电站进 水 口位 于 输 水 系统 首 部 ，其 功 能 是 按 负荷 要 求 引 进 发 电用 水 。 水 电站进 水 口可 分 为 有压 进 水 口及 无 压 进 水 口两 大 类 ，其 中有 压 进 水 口又可 以分 为 竖 井式 进 水 口 、 岸 塔 式进 水 口、 塔 式 进 水 口及 坝式 进 水 口【 ， 】 。 某 水 电站 进 水 口为 岸 塔 式 进 水 口 ，总 宽 度 为 ８ ７ ． ０ ｍ， 顺 水 流 方 向长 度 为 ２ ８ ． ５ ｍ， 塔高 ３ ４ ． ０ ｍ。 进 水 口顺 水 流 方 向分 为 拦 污 栅 段和 闸 门段 ，塔 顶
高耸岸塔式进水口结构动静力特性仿真分析
中 图分 类 号 ：Ｖ ３ ． ； ｖ ４ （７ ） Ｔ ７ ２１ ｒ ７ １ ２ １
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：５ ９ ９ ４ （ ０ １ ０ — ０ ５ ０ ０ ５ — ３ ２ ２ １ ）５ ０ ２ — ４
泸 ， 塔
式 进行 组 合 。
直 向 地 震 作 用 效 应 乘 以 ０５的 耦 合 ．
系 数 与水 平 向 地 震 作 用 效 应 直 接 相 加 ，得 到 整 体 向地 震 作 用 效应 。本 进 水 塔 结 构 材 料 为 素混 凝 土 ， 动 力计算 结果 与静 力计算 结果 直接线 性叠 加 。
近 似 方 式 考 虑 结 构 与地 基 问 的 动 力 相 互 作 用 和 地 震 动 力 的 输 入 存 计 算 动 水 压 力 时 ，假 设 库 水 不 町 压 缩 ， 以 附 加 质 量 的 方 式 计 人 计 算 。 在 动 水 压 力 作 用 下 的 动 力平 衡 方 程 式 ｌ ｌ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｍｏ ｅ ｏ ｈ ａ ｋ ｉ ｔ ｋ ｏ ｒ ｏ ｐ ｌ ｙ ｔ ｎ ｅ ｎ Ｌ ｄ ｎ ｄ ｏ ｏ ｅ ｔ ｔ ｎ ｉ ｂ ｉ ｓｒ ｃ ： ｈ ｔｕ ｔ ｒ ｌａ ａｙ ｉ ｄ ｌｆｒ ｔ ｅ ｂ ｎ ｎ ａ ｅ ｔｗｅ ｆｓ ｉ ｗａ ｕ ｎ ｌｉ ｕ ｉ ｇ Ｈｙ ｒｐ ｗ ｒ Ｓ ａｉ ｓ ｕ ｌ ｌ ｏ ｔ ｆ ｒｓｍｕ ａｉ ｇ ｔ ｅ ｓａ ｉ ａ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉｓ ｂ Ｄ Ｆ ｏ ｉ ｌｔ ｈ ｔｔ ｎ ｙ ａ ｃ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｙ ３ ＥＭ． ｈ ｔ ｓ ｎ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｆｉｔ ｋ ｏ ｅ ｎ ｎ ｃ ｔ Ｔ ｅ ｓｒ ｓａ ｄ ｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ｓｒ ｕ ｉ ｓｏ ａ ｅ ｔ ｗ ｒｉ ｅ ｄ ｉ ｏ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｏ ｋ ｎ ｏ ｄ ｔ ｎ ｒ ｃ ｉｖ ｄ ｂ ｈ ｔｔ ｎ ｌ ｓｓａ ｅ ｏ ｓｄ ｒ ｇ ａ ｌ ｏ ｄ ， ｎ ｌ ｄｎ ｅ ｂ — ａ ｓ ｓ ｅ ａ ｅ ａ ｄ ｉ ｅ ｅ ｔｗ ｒ ｉ ｇｃ ｎ ｉｉ ｓ ａ ｅ ａ ｈ ｅ ｅ ｙ ｔ ｅ ｓａ ｉ ａ ａ ｙ ｉ ｆ ｒｃ ｎ ｉ ｅ ｎ ｌ ｌ ａ ｓ ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｔ ｙ ｐ ｓ ｅ ｐ ｇ ｎ ｆ ｏ ｃ ｔ ｉ ｈ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｈ ｎ ｅ Ｔ ｅ ｓ ｌ— ｉ ｒ ｔ ｎ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ｕ ｄ ｒ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｏ ｍｐ ｙ ａ ｄ ｆ ｌ ｒ ｓ ｒ ｏ ｒ ａｅ ｓ ｄ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｃ ａ ｇ ． ｈ ｅｆ ｖｂ ａｉ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｎ ｅ ｈ ｏ ｄｔ ｎ ｆ ｅ ｔ ｎ ｕｌ ｅ ｅ ｖ ｉ ｒ ｔ ｉ ｄ ｉ ｈ ｏ ｉ ｃ ｉ ｕ
强震作用下进水塔非线性时程分析
强震作用下进水塔非线性时程分析曹伟【摘要】进水塔是水利枢纽输水系统的首部建筑物,是宣泄洪水的安全通道.通常在强地震作用下进水塔塔体响应强烈,局部混凝土进入塑性阶段,甚至产生破坏,针对此种情况,采用时程分析法,对某实际工程进水塔施加强地震作用,考虑塔体混凝土材料的非线性,对进水塔进行非线性时程分析.结果表明:进水塔在地震作用下,塔体响应随着地震作用的加强而加强,塔体腰部(塔体与塔背回填交界部位)混凝土最早进入塑性阶段,塑性破坏程度随着地震作用的推移与加强而加重,并从此部位向四周扩张,此部位为结构薄弱部位,这是因为结构自身特性与此部位为几何突变部位.研究成果对进水塔的设计与施工具有借鉴意义.【期刊名称】《广西水利水电》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】6页(P64-68,82)【关键词】进水塔;非线性;动态响应;时程分析【作者】曹伟【作者单位】新疆水利水电勘测设计研究院,乌鲁木齐 830000【正文语种】中文【中图分类】TV31我国水能资源丰富，其绝大部分分布在西部地区，占到全国总量的80%以上，我国的高坝大库多建于此。
西部地区地震活动频繁、强度高、震源浅[1]，地处这一地区的高坝、大库常常面临很强的地震作用，地震荷载也常被作为水利枢纽的控制荷载。
进水塔通常为高耸薄壁的结构型式，在强地震作用下，响应强烈，塔体局部混凝土进入塑性阶段，弹性计算无法真实表达塔体此时实际响应状态。
因此，考虑塔体混凝土材料非线性的进水塔动态响应分析具有实际意义。
关于进水塔动态响应分析[2]主要有反应谱法与时程分析法[3]。
反应谱法概念明确，计算相对简单、方便，能够考虑结构动态的基本自身特性，但反应谱法只是弹性范围内的概念，不能很好地处理结构在地震作用中的非弹性行为[4]，而且反应谱法的计算结果是结构地震反应的最大值，不能表达结构在地震作用中随时间的具体变化情况。
时程分析法是直接通过动力方程求解地震反应[5]，从地震发生的起始时刻算起到地震终止，可得到结构各质点随时间变化的动力行为，可进行材料非线性以及接触非线性等非线性计算，其计算结果相对于反应谱法计算结果与实际更符合。
电站岸塔式进水口设计大纲范本
FJD34030FJD水利水电工程技术设计阶段水电站岸塔式进水口设计大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1998年12月1工程技术设计阶段水电站岸塔式进水口设计大纲主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:勘测设计研究院年月2目次1. 引言 (4)2. 设计依据文件和规范 (4)3. 设计基本资料 (5)4 进水口布置与比较 (11)5.进水口水力计算 (14)6.进水口结构设计 (16)7.细部结构构造设计 (21)8.原型观测、运行要求 (22)9.专题研究 (22)10.工程量计算 (22)11.应提供的设计成果 (22)31 引言1.1 工程概况水电站(水利)枢纽工程，位于省市（县）以、距 km的河上。
枢纽是以为主，兼有等综合利用效益的水利水电枢纽工程。
工程初步设计(可行性研究)报告于年月经审查通过。
选定坝址为坝址，坝址控制流域面积 km2，总库容亿 m3，最大坝高 m。
电站进水口设在，采用条有压引水隧洞作为发电引水建筑物。
引水隧洞单条长分别为、 m，直径 m，引用流量 m3/s，电站装机台 MW的式机组，总装机容量 MW，保证出力 MW，年平均发电量 kW·h。
枢纽由、、、等主要水工建筑物组成。
1.2 设计任务简述本大纲覆盖从 (指所设计的引水建筑物) 的岸塔式进水口拦污栅到进水口末端与发电(或引水)隧洞连接处止的设计。
设计内容包含设计参数选择、进水口总体布置、水力计算、细部结构设计、施工技术要求、工程量计算、施工期监测及运行期观测设计，以及其他辅助设施设计。
1.3 设计主要思想及应考虑的主要因素2 设计依据文件和规范2.1 有关本工程的文件(1) 工程初步设计(可行性研究)报告；(2) 工程初步设计(可行性研究)报告审批文件；(3) 工程技术设计或招标设计大纲；(4) 工程专题(试验)报告；(5) 工程其他有关文件。
2.2 主要设计规范(1)SDJ 12—78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准和补充规定(山区、丘陵区部分)(试行)(2)SDJ 217—87 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(平原、滨海部分)(试行)；4(3)SD 303—88 水电站进水口设计规范（试行）；(4)SDJ 10—78 水工建筑物抗震设计规范(试行)①；(5)SDJ 20—78 水工钢筋混凝土结构设计规范(试行)②；(6)SDJ 21—78 混凝土重力坝设计规范（试行）及补充规定；(7)SD 144—85 水电站压力钢管设计规范（试行）；(8)SL 74—95或水利水电工程钢闸门设计规范；DL/T 5013 —95(9)SD 133—84 水闸设计规范（试行）；(10)SDJ 207—82 水工混凝土施工规范；(11)SL 62—94 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范；(12)SL 47—94 水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范；(13)SDJ 20—81 钢筋焊接及验收规程；(14)(88)水规设字第8号水利水电工程设计工程量计算规定(试行)；(15)GBJ 204—83 钢筋混凝土工程施工及验收规范；(16)GBJ 7—89 建筑物地基基础设计规范；(17)GBJ 10—89 混凝土结构设计规范及其局部修订内容(1993.3.15)；(18)GBJ 17—85 钢结构设计规范；(19)GBJ 8—87 建筑结构荷载规范；(20)GBJ 11—89 建筑抗震设计规范。
基岩与进水塔的相互作用对塔体的地震损伤影响研究
基岩与进水塔的相互作用对塔体的地震损伤影响研究
张云涛;段锡志;郭书亮;郑晓东
【期刊名称】《水力发电》
【年(卷),期】2022(48)4
【摘要】通过ABAQUS建立羊曲进水塔的三维有限元模型,分析进水塔的抗震损伤。
在考虑进水塔塔体材料非线性的基础上,探讨进水塔与基岩之间的相互作用对塔体的地震动力响应。
结果表明:在地震荷载作用下,塔体损伤主要集中在塔体腰部两种不同强度混凝土的连接处。
与不考虑接触非线性相比,考虑接触非线性情况下的塔顶最大相对位移幅值增加了31.12%,塔体损伤区域较大,损伤耗散能增加34.06%,进水塔模型更加偏不安全。
【总页数】7页(P58-64)
【作者】张云涛;段锡志;郭书亮;郑晓东
【作者单位】河北省水利工程局集团有限公司;河北工程大学水利水电学院;重庆工贸职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV671
【相关文献】
1.基岩劣化对进水塔结构整体失稳影响研究
2.地震动设计反应谱特性对进水塔增量动力分析结果的影响研究
3.基岩地形对地震动影响研究
4.不同基岩输入方法对核
电厂土与结构相互作用体系水平地震反应谱的影响5.考虑土-结构相互作用下基岩深度对核反应堆厂房基础地震响应的影响
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建筑物 引水发电 洞进口 工程抗震 地震 设防类别 烈度 乙类 Ⅷ 概率水准 ／ ／ ａ ｓβ ｇ Ｔｇ ｈ ｍ ａ ｘ
１， ２］ 。整体模型结构网 部边界采用法 向 位 移 约 束 ［
顺水流向 、 横水流向和竖向 ３ 个方向的地震作用 ，
［ ５］ 反应谱根据 《 水工建筑物抗震设计规范 》 中的规
定选取 ， 具 体 参 数 见 表 １。 时 间 历 程 法 计 算 总 时 ， 。 间为 ４ 积分时间步长为 ０． ０． ８ ６ｓ ０ ２ｓ
图 ３ 两种工况下总位移沿高程分布情况 Ｆ ｉ ３ Ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｏ ｔ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｌ ａ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｏ ｎ ｇ． ｐ ｇ ｗ ｉ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｗ ｏ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｇ 表 ２ 进水塔静动组合应力表 Ｔ ａ ｂ． ２ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｙ
第 ２ ９卷 第１ １期 ２ ０ １ １年１ １月 （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ７ ７ ０ ９ ２ ０ １ １ １ １ ０ ０ ９ ４ ０ ３ － － －
水 电 能 源 科 学 Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ
第２ ９ 卷第 １ １期
程汉昆等 ： 岸塔式进水塔结构的抗震与稳定性分析
·９ ５·
（ ） 进水 塔 抗 滑 稳 定 性 计 算 。 进 水 塔 整 体 抗 ２ ［ ６］ 滑稳定性计算按 《 水电站进水口设计规范 》 中抗 剪断强度公式计算 ： ｃ ′ １ ｆ ′ Ｒ ｋ Ｒ ｋ ） ２ ＡＲ （ γ ０ ψ∑ ＰＲ ≤ γ ∑ Ｗ Ｒ ＋ γｃ ｄ γ ｆ ′ ′ 式中 ， 对结构安全级别为 γ ０ 为结构 重 要 性 系 数 ，
∑Ｗ
Ｒ
， 向作用之和 （ 设计值） 向 下 为 正； ＡＲ 为 基 础 底 部 计算面的截面面积 。
３ 计算结果与分析
３． １ 自振特性分析 由于边墩与中 墩 上 部 由 胸 墙 相 互 连 接 ， 各楼 板和楼顶也有相 应 的 梁 连 接 ， 同时由于塔体结构 的平面尺寸较大 ， 断面内的混凝土实体部分面积 使得塔体刚度相对较大 ， 因此塔体固有的 也较大 ， 第一 、 二阶自振 频 率 分 别 为 ４． 频率较高 ， ５ ６、 ４． ５ ７ ， 。 前两阶振 对应的基本自振 周 期 均 为 ０． Ｈ ｚ ２ ２ｓ 。 型主要为启闭机室的顺河向振型， 其振型图见图２
自 重、 静 水 压 力、 扬
压力 、 浪压力 、 风荷载 。 动力计算主要考虑结构地 震惯性力和塔体内外动水压力对进水口结构整体 动力响应的作用 ， 其中塔体内外地震动水压力以
４］ 附加质量 ［ 的形式来考虑 。 动力计算考虑结构在
， 收稿日期 ： 修回日期 ： ２ ０ １ １ ０ ４ ２ ６ ２ ０ １ １ ０ ６ ０ ７ － － － － ， ： 作者简介 ：程汉昆 （ 男， 硕士研究生 ， 研究方向为水电站建筑物结构抗震与稳定性分析 ， １ ９ ８ ５ Ｅ ａ ｉ ｌ ｃ ｈ ｋ ｔ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ －） －ｍ ＠ ｊ
图 ２ 前二阶振型图 Ｆ ｉ ２ Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｔ ｗ ｏ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｏ ｄ ｅ ｄ ｉ ａ ｒ ａ ｍ － ｇ． ｇ
３． ３ 静动组合的抗滑稳定性分析 利用动力时程 分 析 法 ， 选取沿进水塔建基面 可能滑动面进行 抗 滑 稳 定 性 分 析 ， 将地震动作用 效果考虑为最不 利 的 拉 应 力 ， 与静力工况计算结 果进行组合 。 图 ４ 为建基面上水平向滑动力与竖 图５为塔基抗滑安全系数时 直向压力时程曲 线 ， 程曲 线 。 由 图 ４ 可 看 出 ， 进水塔建基面在地震过
图 １ 进水塔整体结构网格图和塔体有限元网格图 Ｆ ｉ １ Ｔ ｈ ｅ ｗ ｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｉ ｄ ａ ｎ ｄ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｇ． ｇ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｍ ｅ ｓ ｈ ｏ ｆ ｔ ｏ ｗ ｅ ｒ
１ 计算模型与计算荷载
相加 或 相 减 ， 以 给 出 拉 压 应 力 的 最 大 值。图 ３ 为 ） 、 ） 静 ＋ 动（ 工况 １ 静 － 动（ 工况 ２ 两种工况下进水 塔下游侧边墙沿高程的总位移分布情况 。 表 ２ 为 进水塔静动组合应力表 。 由图 、 表可看出 ： ① 随高 最大值（ 程 的 增 加 总 位 移 幅 值 也 在 增 加， ４ ２． ７ 发生于启闭机 室 顶 部 ， 出现在工况２的组合 ｍｍ） 中 。４ １ ０ ０ｍ 高程以下的塔体由于自身刚度较 大， 曲 线 上 升 的 坡 度 较 缓， 地震动效果相对不明 最大值为 １ 而４ 显， ５ｍｍ； １ ０ ０ｍ 高程以上的启闭 机室由于刚度较小 ， 地震动效果较明显 ， 表现在曲 线上为上升 的 坡 度 较 陡 。 ②４ １ ０ ０ｍ高 程 楼 板 与 启闭机室墙体 、 边墩三者交接的区域拉压应力均 ， 较大 ， 幅值在 ４～５ ＭＰ 在设计过程中应予以足 ａ 够的 重 视 。 ③ 静 动 组 合 作 用 下 ， 结构应力以地震 产生的作用效应 为 主 ， 局部应力超出混凝土的设 需进行结构配筋 ， 且由于进水塔主体结构 计强度 ， 的刚度较大 ， 经适当配筋可满足抗震设计要求 。
·９ ６·
水 电 能 源 科 学 ２ ０ １ １年
以上 ， 表明进水塔 的 整 体 抗 滑 稳 定 完 全 满 足 规 范 要求 。
４ 结语
本文进水塔混凝 土 底 板 以 上 ５ ａ ． ４． ５ｍ 平面 尺寸较大 ， 基本为矩形对称结构 ， 结构无大的形状 突变 ， 且整体刚度较大 ， 抗震安全性较高 。 在抗震分析中发现各部件连接部位和角缘 ｂ ． 部位易出现应力 集 中 ， 尤其在进水塔与顶部机房 建议进行适当 的结合断面附近 为 抗 震 薄 弱 环 节 ， 的加强以提高整体刚度和局部强度 。 地基不存在 明 显 的 薄 弱 滑 动 面 ， 进水塔底 ｃ ． ， 板处设置了混凝 土 齿 墙 沿 建 基 面 的 抗 滑 稳 定 性 较高 。 背部山体对进水塔有一定的支撑和加强作 建议做好开挖面的处理和与岩面的结合 ， 适当 用，
基准期 ５ ０ 年内 ０． ２ ６ ３ ６ ３ ０． ２． 超越概率为 ５％
注： ａ Ｔｇ 为 特 征 周 期 ； ｈ 为设计地 震 加 速 度 代 表 值 ； ｍ ａ ｘ为 反 应 谱 β 最大代表值 。
格图和塔体有限元网格图见图 １。 （ ） 计算 荷 载 。 静 力 计 算 以 进 水 塔 检 修 作 为 ２ 典型工况 ， 需考 虑 的 荷 载 有
４ ４ 程中水平向 的 滑 动 力 值 在 １． ５×１ ０ ５×１ ０ ～４．
３． ２ 静动组合的动位移与动应力 水平地震动总反应幅值采用两个主轴方向的 再 与 乘 以 ０． 地震作用效用的平 方 和 方 根 ， ５遇合 系数的竖向地震效应相加 。 由于地震动的方向可 为任意的 ， 因此计算给出的位移方向也是任意的 ， 。在 应力可为正值 （ 拉应力 ） 也可为负值 （ 压应力 ） 与静力工况计算 结 果 进 行 叠 加 时 ， 分别进行静动
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ９Ｎ ｏ ． １ １ Ｎ ｏ ｖ ． ２ ０ １ １
岸塔式进水塔结构的抗震与稳定性分析
程汉昆 ， 赵宝友 ， 马震岳
（ ） 大连理工大学 建设工程学部水利工程学院 ， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ４ 摘要 ：以某水电站的岸塔式进水塔为例 ， 采 用 ＡＮ 应用地 Ｓ Ｙ Ｓ有限元仿真技术分析了该进水塔的自振特性， 震反应谱法研究了进水塔在三向地 震 动 作 用 下 的 动 力 响 应 ， 与静力计算结果进行叠加并评价了进水塔的抗 震安全性 ， 同时利用动力时程分析法分析校核了进水塔的稳定性 ， 可供同类工程的设计与研究参考 。 关键词 ：进水塔 ；结构 ；抗震 ；稳定性 ；有限元法 中图分类号 ： ＴＶ ７ ３ ２ ． １ 文献标志码 ：Ａ
ＭＰ ａ 项次 工况 １ 位置 最大值 工况 ２ 位置 最小值
顺河向 ４ １ ０ ０ ｍ 高 程 楼 板 ２． ７ ３ ４ １ ０ ０ ｍ 高 程 楼 板 －２． ６ １ 应力 与启闭机室墙体交 与边 墩 、 启闭机室 接的区域 墙体交接区域 横河向 闸门槽下端与回填 ３． ２ ３ ４ １ ０ ０ ｍ 高 程 楼 板 －２． ５ ３ 应力 混凝土交接的区域 与边 墩 、 启闭机室 墙体交接区域 竖向应力 ４ １ ０ ０ ｍ 高 程 楼 板 ４． ５ １ ４ １ ０ ４ ｍ 高 程 附 近 －４． ０ ３ 与启闭机室墙体交 启闭机室墙体处 接的区域 第一或第 ４ １ ０ ２ ｍ 高 程 的 启 ４． ８ ２ ４ １ ０ ４ ｍ 高 程 附 近 －４． ３ ７ 三主应力 闭机室墙体处 启闭机室墙体处
［ ３］
２ 计算原理
（ ） 动力计算 。 结构动力学基本运动方程为 ： １ ¨ ） ）＝ Ｆ （ ） Ｍ Ｘ （） ｔ ＋Ｃ Ｘ（ ｔ Ｘ（ ｔ ｔ １ ＋Ｋ ｅ （） 式中 ， 阻尼矩阵 Ｍ、 Ｃ、 Ｋ 分 别 为 结 构 的 质 量 矩 阵、 ¨ ） 、 ） 、 ） 分别为结构的加速 和刚度矩阵 ； Ｘ（ ｔ Ｘ（ ｔ Ｘ（ ｔ ） 度向量 、 速度向 量 和 位 移 向 量 ； 为结构的外 Ｆ ｔ ｅ（ 荷载矩阵 。
塔体绝对高度５ ４． ５ 某电站进水塔为岸塔式 ， ， ， ， 塔顶布置 的启闭机室 一侧靠山体 位 ２ ６． ０ｍ ｍ 于水 下 部 分 塔 的 内 外 均 被 水 包 围 ， 地 基、 进 水 塔、 山体与水体之间相互作用 ， 机理十分复杂 ， 加上地 震设防烈度 Ⅷ 度 ， 其抗震安全性和稳定性直接影 响到电站的 正 常 运 行 。 鉴 此 ， 本文通过对该岸塔 获得了一些 式进水塔的抗 震 和 稳 定 性 进 行 分 析 ， 有益的结论， 以期为类似工程设计与研究提供参考。