【摘要】：水電站大壩的安全問題一直是科研、技術人員關注的熱點問題之一,隨著流域梯級電站的不斷開發(fā),水文、水情的不規(guī)律變化,水電站大壩的安全問題越來越突出,針對低水頭徑流式水電站大壩的變形分析及預測開始引起學者的關注,但由于對大壩進行變形分析是一個涉及多學科的邊緣課題,為完善低水頭徑流式水電站大壩變形分析方法,得到大壩變形規(guī)律以及靜態(tài)特性,為大壩變形安全監(jiān)測、預測系統(tǒng)設計建立理論基礎,本文將對其進行研究。本文選取黃河干流上某典型的低水頭徑流式水電站為研究對象,進行1:1三維建模、網格劃分、數值模擬,結合大壩的水工模型試驗和實際運行中實測數據,對低水頭徑流式水電站大壩的變形進行對比研究,本文主要研究內容和成果如下:1)以有限元法和計算流體動力學的基本理論為基礎,針對水工模型試驗特性,對大壩進行數值模擬,并與運行中的低水頭徑流式水電站大壩觀測數據進行對比研究,形成了綜合水工模型試驗、數值模擬、實際運行觀測為系統(tǒng)的低水頭徑流式水電站大壩變形分析方法。2)對低水頭徑流式水電站校核洪水和設計洪水兩種極端運行工況下大壩結構的變形大小、分布以及成因進行了分析預測研究�？梢灶A測:校核洪水和設計洪水工況下,考慮水荷載作用時,低水頭徑流式水電站大壩各結構的可靠性,上游導墻可靠性最低,依次為泄水閘,廠房部位可靠性最高。3)利用ANSYS Workbench的模態(tài)分析功能,得到了低水頭徑流式水電站大壩廠房壩段和泄洪閘壩段在靜態(tài)模態(tài)下以及考慮水荷載作用下的前十階固有頻率和振型。通過壩廠房壩段和泄洪閘壩段靜態(tài)模態(tài)和動模態(tài)對比研究,發(fā)現水荷載作用對低水頭徑流式水電站廠房壩段模態(tài)影響較小,只考慮靜態(tài)模態(tài);水荷載作用對低水頭徑流式水電站泄洪閘壩段影響較大,分析需考慮動模態(tài),提出在洪峰期間需重點觀測低水頭徑流式水電站泄洪閘壩段。對低水頭徑流式水電站大壩模態(tài)分析發(fā)現:廠房壩段共振考慮危險點為第七階模態(tài)(24.761Hz),泄洪閘壩段第五階(12.715 Hz)和第九階(23.717 Hz)為共振考慮危險點,為運行中低水頭徑流式水電站大壩防止共振提供理論依據。
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV698.23
【圖文】：

圖 2.1 四面體單元Fig. 2.1 Tetrahedral unit +++++++++= 112233441122334411223344NNN(,,)(,,)(,,)NwNwNwwNvNvNvvNNNwxyzvxyzu xyzμμμμi 可用下面方法求得。 =4443332221111111xyzxyzxyzxyzA~~~~1

3 低水頭徑流式水電站大壩模型建立及網格劃分3.1 工程概況A 水電站位于甘肅省蘭州市西固區(qū)，是黃河干流上典型的低水頭徑流式水電站，為龍羊峽～青銅峽段梯級第十八座水電站。電站上游距離八盤峽水電站 17.7km，距離河口水電站約 10.65km，下游距離蘭州市 31km。電站以發(fā)電為主，并且可以對八盤峽～柴家峽河段沿岸的灌溉條件進行改善，具有美化城市環(huán)境的作用。電站水庫正常蓄水位1550.5m，死水位 1548.5m。電站總庫容 1660 萬 m3。A 水電站樞紐主要由河床式電站廠房、五孔泄水閘、左岸土石壩、右岸混凝土擋水壩等建筑物組成。樞紐主要建筑物包括左岸土石壩、河床式電站廠房壩段、中間擋水壩段（在廠房和泄水閘之間的中間壩段上下游布置了縱向導墻）、五孔泄水閘、右岸混凝土擋水壩、防滲排水系統(tǒng)以及上下游護岸等（如圖 3.1、3.2）。樞紐前沿總長度為 339.4m，壩頂高程為 1555.00m，最大壩高為 33m。

圖 3.2 A 水電站下游圖片Fig. 3.2 Chaijiaxia Hydropower Station downstream picture3.2 低水頭徑流式水電站大壩幾何模型的建立現代三維建模軟件中應用較為普遍的有 UG、SolidWorks、Pro/E、3dMax 等，但是設計人員在從眾多三維建模設計軟件進行選擇，在綜合考慮設計界面人性化、實際操作性、建模效率及顯示效果等因素下，更加偏重前兩種，本文決定采用 UG 三維建模軟件對 A 電站大壩進行三維實體建模。低水頭徑流式水電站大壩得結構一般很復雜，在進行三維建模時，應參照水電站大壩的設計圖或施工詳圖，經合理概化后再進行分步建模。在進行三維建模的過程中，若是對大壩的結構細節(jié)進行詳盡的考慮，三維建模的難度將會大幅度提升，甚至無法實施。因此有必要依據研究的目的對水電站大壩的結構進行簡化處理。例如大壩內部的泄洪深洞、檢修廊道等對大壩的變形基本只有局部的影響，為了減小有限元剖分難度以及計算量，對這些結構可以不予考慮；對于大壩的表面幾何形狀也可以進行適當的簡化。在UG中采用根據低水頭徑流式水電站大壩的設計圖紙運用一般建模方法建立比例

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

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相關碩士學位論文 前3條

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本文編號：2777557