【摘要】：改革開放以來(lái),我國(guó)的水電行業(yè)得到了高速發(fā)展,建成和待建的水電站遍布全國(guó)各地。而作為水電站中重要的建筑物,水電站廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)對(duì)電站樞紐整體穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生重要的影響。廠房中的蝸殼、機(jī)墩等混凝土結(jié)構(gòu),體積、尺寸都比較大,在各種反復(fù)荷載的作用下,振動(dòng)問題無(wú)可避免。這一類的大體積混凝土結(jié)構(gòu)承受著振動(dòng)荷載的持續(xù)作用,經(jīng)過一定時(shí)間的累積后,結(jié)構(gòu)內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的損傷,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成局部或部分位置的疲勞破壞。這將影響結(jié)構(gòu)的正常使用,降低結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,甚至?xí)＜罢麄�(gè)水電站樞紐的安全性。因此,對(duì)水電站廠房中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞特性研究,保證水電站樞紐的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,是一個(gè)值得研究的課題。由于結(jié)構(gòu)的所處環(huán)境、實(shí)際尺寸等的不同,水工混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞性能,和普通混凝土結(jié)構(gòu)相比有所不同。而國(guó)內(nèi)外,對(duì)水工混凝土疲勞破壞的相關(guān)研究較少。所以需要結(jié)合現(xiàn)有的普通混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞研究方法,來(lái)對(duì)機(jī)墩、蝸殼等水工結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞分析。具體研究工作如下:(1)采用時(shí)間歷程法分析了結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的振動(dòng)反應(yīng)。利用時(shí)間歷程法得到結(jié)構(gòu)關(guān)鍵位置的時(shí)間歷程以及對(duì)應(yīng)的主拉應(yīng)力、等效應(yīng)力,再經(jīng)由雨流計(jì)數(shù)法處理,得到相應(yīng)的應(yīng)力幅值以及循環(huán)次數(shù)。根據(jù)已有的研究成果,選取合適的S-N曲線,再基于線性損傷累計(jì)理論得到損傷值進(jìn)而推算出疲勞時(shí)間,為結(jié)構(gòu)的疲勞研究提供有力依據(jù)。(2)利用有限元法,建立廠房結(jié)構(gòu)整體模型。模擬對(duì)象主要有上下游墻、樓板、機(jī)墩、風(fēng)罩、蝸殼等。結(jié)合機(jī)墩結(jié)構(gòu)自振頻率和機(jī)組振源頻率的范圍,選取幾種不同的計(jì)算頻率,并施加機(jī)組振動(dòng)荷載,利用時(shí)間歷程法對(duì)機(jī)墩結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析。結(jié)果表明,時(shí)間歷程法的計(jì)算頻率越大,對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的損傷越大,疲勞時(shí)間越短;在機(jī)組振動(dòng)荷載持續(xù)作用下,機(jī)墩結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞的情況。(3)利用有限元法,建立混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)單體模型。研究混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)時(shí),選擇最大脈動(dòng)壓力主頻,研究了在脈動(dòng)壓力作用下混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。根據(jù)時(shí)程法得到的結(jié)果,對(duì)混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了疲勞研究,結(jié)果表明在脈動(dòng)壓力和水壓力共同作用下,混凝土蝸殼結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)整體上不會(huì)發(fā)生疲勞破壞,局部位置可能會(huì)有一定的疲勞,但不影響整體結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV431

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2608363