針對抽水泵站進(jìn)水塔墩系梁動力響應(yīng)特性,基于模態(tài)分析理論建立仿真模型,研究增設(shè)切角的高度、坡度對其動力響應(yīng)影響特征。研究結(jié)果表明:①增設(shè)切角有助于降低橫梁結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力,柵墩第一主應(yīng)力與增設(shè)切角設(shè)置高度無顯著關(guān)系,縱梁拉應(yīng)力僅在增設(shè)切角高度0.3 m后小幅增長。②柵墩X向位移相對值與切角高度為負(fù)相關(guān)變化,Y向、Z向位移不受橫梁切角高度影響;各特征結(jié)構(gòu)部位壓應(yīng)力均為超過混凝土材料允許應(yīng)力值。③縱梁拉壓應(yīng)力、柵墩第一、第三主應(yīng)力不受切角坡度影響;切角坡度過大過小,均會影響橫梁拉壓應(yīng)力,隨著坡度減小,橫梁拉壓應(yīng)力均為先減后增。④柵墩X向、Y向、Z向位移相對值隨坡度變化幾乎均為穩(wěn)定不變狀態(tài);當(dāng)增設(shè)切角高度0.6 m、坡度1/3時,結(jié)構(gòu)抗震性能最佳。為研究影響進(jìn)水塔墩系梁等水利工程的動力抗震特性提供一定參考。 

【文章來源】：水利科技與經(jīng)濟. 2020,26(10)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

有限元仿真模型

邊界約束荷載考慮進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)自重，外荷載為地震動作用，以擬靜力法考慮將地震動作用分為慣性力與動水壓力影響。其中慣性力以反應(yīng)譜作為荷載確認(rèn)，本文地震動反應(yīng)譜以工程現(xiàn)場實測值作為施加荷載，其具體測量反應(yīng)譜圖見圖3，分解成進(jìn)水塔空間體系中3個方向，分別作用在結(jié)構(gòu)模型節(jié)點上。動水壓力按照式(1)計算，并施加在進(jìn)水塔地基結(jié)構(gòu)體系中。

某抽水泵站群位于安徽西北部，承擔(dān)區(qū)域內(nèi)灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水以及農(nóng)村生活用水，調(diào)節(jié)豐枯水季水資源供應(yīng)量，總農(nóng)業(yè)面積超過150×104m2，枯水季可提升農(nóng)業(yè)灌溉效率25%，且生活用水量缺水率可降低13%，是地區(qū)水資源供給重要水工設(shè)施。泵群中第三梯隊的甲抽水泵站為本文研究對象，其頂部高程為285 m，建有蓄水池，尺寸為7.2×4.6 m，灌區(qū)內(nèi)輸水干渠與該蓄水池出水孔相連，渠首流量設(shè)計為0.65 m3/s，干渠總長度約為125 km，以模袋式混凝土作為襯砌形式，保證輸水渠道安全穩(wěn)定性。另在泵站上游河流建有進(jìn)水塔，進(jìn)水塔頂部高程與蓄水池接近，為288 m，塔寬為37.5 m，順?biāo)鞣较驗?8 m，以多段式框架結(jié)構(gòu)設(shè)計攔污柵形式，每個攔污柵5×15 m，其中每個攔污柵上布設(shè)有2個進(jìn)水口，尺寸為3.5×10 m，框架式攔污柵支撐采用進(jìn)水塔墩系結(jié)構(gòu)，設(shè)置有橫縱梁與塔墩相連，目前橫梁設(shè)計為高寬1×0.8 m，總量為正方形平面結(jié)構(gòu)，邊長為1 m，框架攔污柵結(jié)構(gòu)與塔墩橫縱梁支撐式結(jié)構(gòu)，均采用鋼筋混凝土一體式澆筑形成。另在攔污柵中間布設(shè)有平面弧型鋼閘門，閘門啟閉均采用泵站管理廠房內(nèi)液壓式啟閉機精確控制，保證水資源調(diào)控量精準(zhǔn)，確保泵站運行安全。塔墩連系梁結(jié)構(gòu)體系是該泵站工程中重要支撐結(jié)構(gòu)，探討其安全穩(wěn)定性對確保泵站安全運營具有重要作用。進(jìn)水塔主要結(jié)構(gòu)見圖1。現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，場地屬Ⅱ級場地，區(qū)域內(nèi)活躍地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育較少，僅在上游河流左岸坡延伸有一定向斜，長度實測值為1.2 km，局部破碎帶夾有泥質(zhì)膠結(jié)灰?guī)r，表面出露巖石受風(fēng)化影響較強，巖角已出現(xiàn)粉末狀。泵站場地表面為第四系人工填土，厚度較薄，約為1.3 km，但相比農(nóng)田灌區(qū)內(nèi)表面第四系種植土，該人工填土層松散性較大，顆粒分選性顯著，無顯著砂石顆粒。下方土層為砂礫土，顆粒粒徑為1.6～5.8 mm，磨圓度較高，含水量較低，分析是泵站進(jìn)水塔上游河流沖刷搬運沉積形成，作為地區(qū)內(nèi)公路路面以及輸水干渠持力層。基巖層以弱風(fēng)化灰?guī)r為主，塊狀結(jié)構(gòu)，表面磨圓度較高，無可見顯著孔隙，巖體完整性較好，室內(nèi)測試常溫滲透系數(shù)為10-18m2，其含水量對進(jìn)水塔墩靜力穩(wěn)定性影響較弱。以上述工程資料為基礎(chǔ)，基于模態(tài)分析理論，借助數(shù)值仿真手段，計算研究設(shè)計參數(shù)對進(jìn)水塔結(jié)構(gòu)動力影響特征。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3261188