為了研究側(cè)面混凝土回填高度對(duì)長(zhǎng)攔污柵墩進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律,提高攔污柵框架結(jié)構(gòu)的抗震性能,針對(duì)高聳進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)建立不同塔側(cè)回填高度的三維有限元模型進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算,系統(tǒng)分析了側(cè)面混凝土回填高度對(duì)進(jìn)水塔自振特性、位移和應(yīng)力的影響規(guī)律。結(jié)果表明:過高的塔側(cè)回填會(huì)導(dǎo)致攔污柵墩部分連系梁的壓應(yīng)力超出混凝土抗壓強(qiáng)度而發(fā)生斷裂;無(wú)塔側(cè)回填則會(huì)造成塔體橫河向位移較大,同時(shí)連系梁的拉應(yīng)力均比較大;合理的塔側(cè)回填高度能夠有效降低長(zhǎng)攔污柵框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力,限制進(jìn)水塔橫河向位移,并且提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能。提出了長(zhǎng)攔污柵墩進(jìn)水塔側(cè)面回填高度的合理范圍,可供類似工程借鑒。 

【文章來(lái)源】：水資源與水工程學(xué)報(bào). 2020,31(05)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

進(jìn)水塔平面布置圖(單位:m)

采用三維有限元軟件建模。以順河向作為X軸，向下游為正;豎直向?yàn)閅軸，向上為正;橫河向?yàn)閆軸，向塔右岸為正。使用SOLID45單元模擬塔體、地基及邊坡，處理前創(chuàng)建不同的材料模型并修改各單元的材料屬性，假定材料均為線彈性、連續(xù)無(wú)孔隙且均勻各向同性的，地基沿塔體深度方向、水平方向各延伸100 m建模，依據(jù)工程實(shí)際地形和地質(zhì)條件模擬，整體計(jì)算模型如圖3所示。有限元建模時(shí)，塔體、地基及邊坡之間的接觸面共節(jié)點(diǎn)連接，無(wú)質(zhì)量地基的下游側(cè)和左、右側(cè)約束法向位移，底部約束3向位移。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及建模驗(yàn)算可知，當(dāng)塔背及塔側(cè)回填超過設(shè)計(jì)回填高度時(shí)，將對(duì)塔體重要結(jié)構(gòu)的應(yīng)力產(chǎn)生負(fù)影響，還會(huì)增加不必要的工程投資。本文針對(duì)塔側(cè)回填高度進(jìn)行敏感性分析，控制塔背回填高度不變，塔右側(cè)回填高度每下降10.0 m為1個(gè)研究方案，具體計(jì)算方案見表2。計(jì)算工況包括正常蓄水位工況(工況1)和地震工況(工況2)。進(jìn)水塔靜力計(jì)算考慮自重、靜水壓力、揚(yáng)壓力、浪壓力和活荷載。動(dòng)力計(jì)算時(shí)，采用附加質(zhì)量法通過有限元軟件中的MASS21單元模擬動(dòng)水壓力[17-18]。依據(jù)規(guī)范[18]方法計(jì)算進(jìn)水塔的動(dòng)力響應(yīng)，選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線，放大系數(shù)為2.25，地震峰值加速度為0.372 g，豎向峰值加速度為水平向的2/3。同時(shí)考慮水平向和豎向地震作用效應(yīng)，取其平方總和的方根值乘以±0.35，再分別與靜力計(jì)算的結(jié)果相加得到正負(fù)疊加的總地震效應(yīng)。

由表4可知，在正常蓄水位工況下(工況1)，改變塔側(cè)回填高度對(duì)進(jìn)水塔位移峰值的影響較小。塔體順河向與橫河向位移隨著塔側(cè)回填的降低而增大，最大增幅分別為17.6%和27.8%，位移峰值所在部位分別為塔體頂部的左側(cè)及前側(cè)，且不隨塔側(cè)回填高度發(fā)生改變。塔側(cè)回填高度對(duì)塔體豎向位移的影響較小，最大增幅不超過5.0%。整個(gè)塔體在自重作用下有向左前傾的趨勢(shì)。在地震工況下(工況2)，由于塔右側(cè)受到動(dòng)水壓力的作用且塔體橫河向剛度較小，所以進(jìn)水塔的橫河向位移峰值較大。由表4和圖4可知，當(dāng)塔側(cè)回填混凝土從設(shè)計(jì)高度逐漸降低至無(wú)回填情況時(shí)，塔體豎直向位移沒有明顯變化，順河向與橫河向的位移均逐漸增大，最大增幅分別為20.0%和50.6%，位移峰值分別出現(xiàn)在塔體頂部的左側(cè)及前側(cè)位置。隨著側(cè)面回填高度的降低，塔右側(cè)基巖對(duì)塔體的約束減小，同時(shí)由于塔側(cè)的動(dòng)水壓力增大，導(dǎo)致塔體橫河向位移出現(xiàn)了較大幅度的增加。由此可見，較高的塔側(cè)回填能夠提高進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)的整體剛度，有效限制塔體橫河向的位移。3.3 塔體應(yīng)力影響分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]水電站進(jìn)水塔的抗震特性與穩(wěn)定性研究[D]. 孫文杰.大連理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3479757