拱坝及下游坝面压力管道组合结构抗震研究.pdf.pdf

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第卷第期央莲理工夫孛学报.
年月口口
拱坝及下游坝面压力管道组合
结构抗震研究
音一晖周永平董毓新
土来工程系
摘要


·
关键词:结构动力分析地震反应分析,糍坝压力铜管
分类号.
前言
在大型水电枢纽工程中,将与水轮发电机姐相连的高压输水管道,布置在混凝土坝下游
面,是近十几年来发展起来的一种新型结构布置方式。在布置上, 它改变了传统的坝内埋管
布置方式在设计中, 管道结构按锕衬与外包锕筋混凝土映台承载设计,具有以下优点:
这种布置方式对坝体削弱较少, 有利于保持坝体的整体性对于拱坝而言, 这种结构
整体性尤为重要。压力管道布置在埙休轮廓线以外对于静力计算来讲, 内水压力荷
载基本不传到坝体内, 结构受力明确。对于高值询管道, 可以把所需金属总厚度
的一部分转移到外层成为环筋,减少锕扳厚度,使之便于加工、焊接,并可用一般钢材代替
高强钢材。从施工角度而言,可避免坝体混凝土浇注与钢管安装施工之间干扰,加快
施工进度。正是由于这种布置和结构设计上的先进性, 苏联的萨克扬舒申斯克等五个水电
站, 巴西的伊太普,加拿大的; 日本的大鸟水电站,以及我国的东江和紧水
滩水电站, 已经采用了这种布置方式。但是,对于这样一种结构布置前设计多局限于静力方
面的研究, 而对其动态特性和地震反应,以往研究不多,抗震安全性更为工程界所关
注。
年文于锥月目收到修改稿年月日收封
·国家七五科技攻关呵目
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仲大连理工夫学学报卷
本文对典型的拱坝及下游坝面压力管道以下简称为组合结构结构布置型式, 进行了
空、满库条件下的动力特性和频谱反应分析, 从中获得一些有益的结果, 可结构布置、没
计方面的参考。
分析方法
在地震荷戟作用下,不计动水压力影响时,组合结构的运动方程为’
/上。一一堍. ·
式中: , , 分别为组合结构的刚度阵、质量阵和阻尼阵, , , 分别为
结点相对于地面的位移列阵速度列阵和加速度列阵。为地震加速度列阵。.
进行频谱响应分析时, 首先要计算结构无阻尼振动的前阶低阶频率及振型, 即求解
广义特征值问题

为广义特征向量广义振型位移向量, 为相应的广义特征值。印为结构的圆频
率。利用振型的正交性,可由下列单自由度动力方程求得广义坐标
』十姜,∞,电, 一』
式中:。, ,, 分别为结构第振型所对应的自振频率、振型阻尼比、方向的振
型参与系数,其中由下式计算
, ,
式中:为从地面运动的三维笛卡尔坐标空间到个自由度维空间的地震荷载作用位
置向量, , 则满足质量归一化条件.
以水工建筑物抗震设计规范—规定的标准谱线为设计措曲线, 按平方
和开平方的组合原则来组合各阶振型反应, 结构内点的最大地震位移和最大地震
应力。为
—芦,
·
一三/.腼; ·
式中;为方向的地震系数,为结构综合影响系数, ,,口, 为点振型位移
和应力; ,