地震作用时复杂地质条件下开敞式溢洪道挑坎静动力特性分析
采用大型三维有限元程序ANSYS对大渡河上某水电站溢洪道挑流鼻坎结构建立模型,并进行三维有限元动静力分析.在静力计算中,考虑校核洪水位工况,得到了结构的应力与位移分布.动力计算采用振型分解的反应谱法,得到了挑流鼻坎整体结构的自振特性,提取前10阶振型,并将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,对应力及位移进行了分析，可以得出以下结论： 应力方面：在静荷载作用下，底板与侧墙接触处受力复杂，出现较大的局部拉应力；在地震作用下，该处也有较大的动应力。两者叠加后结构整体最大主拉应力发生在挑坎进口处底板与右侧墙接触内侧，主压应力满足要求，主拉应力的结果超过了容许拉应力，虽然分布范围很小，但也应引起足够的重视，建议采取局部加强措施（如提高混凝土标号或加强配筋），且不致影响到挑流鼻坎的整体。 位移方面：挑坎结构在所有工况的计算中，产生的位移值都不大，最大沉降出现在左侧墙出口段顶部，这主要是由于地基弹性模量取值保守，及地基沉降累积的结果，并不影响稳定性。这说明结构静动力刚度设计是可行的。 动力特性方面：溢洪道结构无水时基本振型以顺水流向为主。在溢洪道有水情况下，结构基本振型以垂直水流方向为主。结构在单纯地震作用时应力、位移都较静力时大了许多，可见，地震作用对溢洪道挑坎的影响更大。竖向地震荷载作为对整个结构的动力响应影响较小，符合规范规定的“在一般情况下，水工建筑物可只考虑水平向地震作用”。 安全评价方面：静动叠加后，最大主压应力满足要求，最大主拉应力发生在挑坎进口处底板与右侧墙接触内侧，范围很小，往下游延伸且逐渐减小，并很快降到容许拉应力范围之内。垂直水流方向，应力降低也较快，在容许拉应力范围内。在其余范围均能满足拉应力的强度设计要求。可认为整体基本满足强度要求，但需要对应力集中部位作进一步处理或体型优化，建议适当加大布置受力钢筋并适当提高此部位的混凝土标号。各种工况结构下均满足稳定要求，整体稳定主要是因为滑动面取为基岩开挖面，且滑动面坡度较缓，荷载作用于滑动面上向下滑动的分力较小，而相应的抗滑力却很大，故溢洪道挑坎的整体稳定满足要求。
溢洪道 挑坎 地震作用 位移分布 动力响应
陶冉冉 任旭华 王超
河海大学水利水电学院 江苏南京 210098
国内会议
大连
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317-323
2011-10-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）