塔背回填混凝土对进水塔地震响应的影响分析

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1、西北水电·2015年·第l期85文章编号：1006-2610(2015)O1—oo85—03塔背回填混凝土对进水塔地震响应的影响分析李锋(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安710065)摘要：塔背回填混凝土将岸塔式进水塔和山岩连成一体，提高了进水塔整体刚度，有效改善了塔体在地震情况下的拉应力幅值，对进水塔结构的抗震设计非常关键。以某水电站的岸塔式进水塔为例，针对不同高度塔背回填混凝土的塔体模型进行三维有限元静动力计算，以分析回填混凝土对进水塔地震响应的影响。关键词：进水塔；回填混凝土；有限元；静

2、动力分析；地震响应中图分类号：TV223．7；TU352．1文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1006—2610．2015．01．022AnalysisofImpactsonEarthquakeResponseofIntakeTowerbyBackfillConcreteonTowerBackLIFeng(POWERCHINAXibeiEngineeringCorporationLimited，Xi'an710065，China)Abstract：Thebackfillconcreteo

3、nthetowerbackintegratestheintaketowerandthemountainrockmass，increasingtheoverallrigidityoftheintaketowerandefectivelyimprovingthetensilestressrangevalueofthetowerbodyinearthquakecondition．Thisisveryimportantfortheaseismiedesignoftheintaketowerstructure．Wi

4、ththecaseoftheintaketowerofonehydropowerstation，thestaticanddynamiccalculationsin3DfiniteelementmethodareperformedtothetowermodelswiththebackfillconcreteonthetowerbackatdiferentheightsSOastoanalyzetheimpactsontheearthquakeresponseoftheintaketowerbytheback

5、fillconcreteonthetowerback．Keywords：intakepower；backfilconcrete；finiteelement；staticanddynamicanalysis；earthquakeresponse基采用SOLID45单元来模拟，地震时塔内外水体产0日U舌生的动水压力以附加质量的形式用质量单元某电站进水塔为岸塔式，进水塔底板高程Mass21进行模拟J。模型在地基深度方向、上下游1737．00m，底板厚4m，塔顶高程1779．00m，塔高侧及左右侧均取2倍建筑物高

6、度(100m)的无质量46m，塔体沿顺水流向长15m，塔宽10m，塔内设有地基，以反映地基刚度对塔体动力特性的影响。基平板检修门1道，塔体背部通过回填混凝土与山体础前后、左右边界分别按法向链杆约束，基础底部边相连。研究发现，回填混凝土能够有效改善塔体在界采用全约束，以模拟截断边界的影响。图1为进地震情况下的拉应力幅值，对进水塔结构的抗震设水塔纵剖面及回填混凝土高度示意图，4个方案回计非常关键⋯。鉴此，本文采用三维有限元法针对填高程分别为1754．00、1764．00、1775．00和不同高度塔背回填混凝土

7、的塔体模型进行三维有限1779．00，相应的回填高度依次为1O、20、3l和35元静动力计算，以分析回填混凝土对进水塔地震响m。图2为不同高度回填混凝土的塔体有限元模应的影响，为工程设计提供依据。型。计算直角坐标系为：竖直向上为轴正向，顺水1计算分析过程流向为Y轴正向，垂直水流向指向左岸为轴正向。1．2材料参数1．1计算模型进水塔塔体材料为C25混凝土，回填混凝土强采用ANSYS建立有限元模型，混凝土和围岩地度等级为C15，塔体基础在弱风化岩体内，为Ⅲ类岩收藕日期：2014—07—23体。材料力学参数l3

8、见表l。作者简介：李锋(1986一)，男，陕西省神木县人，助理工程师，主要从事水工结构设计工作．西北水电·2015年·第1期875644．＼2l-‘回填高度，r重o．．2茕．0域_4．．．26：—8．一一lO．5图5地震工况不同回填高度下塔体主应力极值变化曲线图图3地震工况不同回填高度下塔体位移变化曲线图从图表中可以看出，地震工况下塔体主拉应力由计算结果可见，地震工况下塔体位移幅值远远大于正常工况，为控制性工况。大于正常工况，