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乌东德水电站进水塔静动力特性三维有限元分析

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乌东德发电洞进水塔体型大,塔高76.5m,单塔宽度37.0m,过水流量较大,又处于地震烈度较高的区域,因而在其塔身结构设计的同时需要充分考虑地震荷载的影响.文中利用ANSYS软件对乌东德水电站发电洞的进水塔进行了静、动力结构分析,研究了塔身在完建期和运行期的自振频率的差异,分析了各阶振型的变形体征:第一阶振型主要是顺水流方向的变形,第二阶振型主要是垂直于水流方向的变形,第三阶振型主要是铅直方向的变形,第四阶振型主要是顺水流方向的变形,第五阶振型主要是横向扭转变形,其余各阶振型主要是塔体的局部震动或者是以上各振型的高阶组合振型.然后采用反应谱法分别进行顺水流方向、垂直于水流方向和前置方向的动力计算,再按照相应的工况将静力和动力的计算结果叠加后,对塔体的应力水平和稳定性进行了分析.计算结果表明校核洪水位工况下的水荷载和地震工况下的地震荷载是塔体产生较大应力的主要原因,在这两种工况下塔身底板和边墩连接处以及过水断面的顶拱处的最大拉应力超过了相应区域的材料的抗拉强度,针对这些拉应力较大的部位,应该配置一定数量的钢筋,让其承担一定量的拉应力,防止混凝土开裂.最后对塔体进行抗滑、抗浮和抗倾覆稳定性计算,计算结果表明:塔身稳定性良好,满足规范要求.

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