水电站进水塔结构的非线性抗震分析

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21世纪以来,我国的水电事业迎来了前所未有的蓬勃发展,一大批高库大坝已经或即将开工建设。这些重大水利枢纽工程大多位于我国西部强震高发区,抗震设计成为工程设计中重要的一环。进水塔作为引水、泄水系统控制性的水工建筑物,其抗震性能的优劣关系到整个枢纽的安全和正常运行,因而对进水塔结构进行抗震方面的研究有着必要和现实的意义。   本文以实际工程项目一某水电站进水塔为研究背景,对水电站进水塔结构的地基,结构动力相互作用、进水塔与岩体的接触非线性问题进行了地震反应分析研究。分别建立了进水塔无质量地基模型,有质量地基考虑粘弹性边界模型,以及有质量地基考虑粘弹性边界和接触非线性的模型,并分别进行了地震反应谱和时程分析,得到如下结论:当不考虑进水塔与岩体的接触时,最大、最小主应力发生在塔与岩体交界面上,当考虑接触后发生在塔底板顶部,由于塔背受岩体的约束减弱,塔向临空面的前倾趋势、左右摆动幅度,沉降位移变大,考虑接触非线性,最大、最小主应力变小。塔顶位移总趋势的变化规律:塔顺河向的水平最大位移沿高度增大,且塔在顺河向位移上,有前倾趋势;由于塔背的约束作用,塔顶的沉降作用在塔的前部明显,塔背处很不明显。在校核地震下对有质量地基考虑粘弹性边界和接触非线性的模型进行地震反应谱和时程分析,发现响应大于设计地震下的响应,且结构进入塑性状态。希望为相似工程提供一定的借鉴作用。
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