【摘要】：我國興建了大量引調(diào)水工程以實現(xiàn)水資源的配置,泵站作為提水輸水建筑物,在其中起著不可或缺的作用。在運行過程中,泵站機(jī)組不可避免發(fā)生振動,機(jī)組振動不僅會降低泵站機(jī)組效率,縮短其檢修周期與使用壽命,嚴(yán)重時還會引起輸水管道和整個廠房結(jié)構(gòu)的振動,甚至導(dǎo)致被迫停機(jī),因此研究振動作用下廠房結(jié)構(gòu)的動力特性具有重要的現(xiàn)實意義,本文采用ANSYS軟件,基于某地下泵站工程實例開展明蝸殼廠房振動特性研究。(1)研究了邊界條件、樓板結(jié)構(gòu)形式對廠房結(jié)構(gòu)自振特性的影響,分析了單體結(jié)構(gòu)自振特性。結(jié)果表明,廠房邊墻具有圍巖作用的法向彈性約束時,結(jié)構(gòu)基頻相較無約束時有所提高,但法向約束剛度的增強(qiáng)對提高結(jié)構(gòu)基頻效果不甚明顯;進(jìn)一步考慮圍巖對樓板部位切向彈性約束,結(jié)構(gòu)基頻有所提高;在廠房邊墻處采用混凝土扣槽增強(qiáng)與圍巖的連接后,結(jié)構(gòu)基頻增加幅度最為明顯。用共結(jié)點的方式模擬圍巖對邊墻的約束作用時,廠房整體振動的模態(tài)消失,基頻較彈性約束時有所提高,在進(jìn)出水邊墻位置有針對性地選擇部分區(qū)域增強(qiáng)與圍巖的連接有利于提高廠房結(jié)構(gòu)自振特性。增加電動機(jī)層樓板厚度或者增加梁結(jié)構(gòu)并不能提高反而會略微降低廠房整體的基頻,但其對提高樓板單體結(jié)構(gòu)基頻及高階頻率效果明顯,其中增加梁結(jié)構(gòu)效果更佳。(2)研究了機(jī)組振動荷載作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。結(jié)果表明,在飛逸轉(zhuǎn)頻的作用下,飛逸工況振幅明顯大于其他工況;采用擬靜力法計算機(jī)組振動荷載時,所得最大振幅大于諧響應(yīng)分析。對于機(jī)組豎向荷載,飛逸轉(zhuǎn)頻下結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)最大,額定轉(zhuǎn)頻次之,高頻的水力沖擊頻率最小;對于切向荷載,電磁頻率引起的豎向振幅較額定轉(zhuǎn)頻與飛逸轉(zhuǎn)頻大;對于徑向荷載,均勻分布有利于減小結(jié)構(gòu)振幅。使用時程法計算時,同一工況下計算所得振幅與加速度大于諧響應(yīng)法,與時程計算時采用的時程曲線中周期數(shù)和時程點較少有關(guān),由額定運行工況進(jìn)入飛逸工況時,其振幅與飛逸工況下幅值差異較小。(3)研究了脈動壓力作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。將流道分為蝸殼座環(huán)區(qū)、無翼區(qū)以及進(jìn)水管區(qū)三個子區(qū)域進(jìn)行分析,對于這三個區(qū)域:脈動的優(yōu)勢頻率在流量較小時為低頻,在流量較大時為高頻,且在額定流量范圍內(nèi),優(yōu)勢頻率主要是高頻。流量變化的過程中,在壓力幅值與脈動頻率的綜合作用下,蝸殼座環(huán)區(qū)與進(jìn)水管區(qū)表現(xiàn)為流量減小至0或為最大值時,結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)最大,無翼區(qū)則是在流量為某一較小值時結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)最大。在對脈動頻率的分析中發(fā)現(xiàn):對于蝸殼座環(huán)區(qū),高頻脈動時結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)較低頻時強(qiáng)烈;對于無翼區(qū)與進(jìn)水管區(qū),低頻脈動時結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)較高頻時強(qiáng)烈。在高頻脈動壓力作用下,進(jìn)出水管速度與加速度很大,由于進(jìn)出水管裸露,這些部位剛度相對于混凝土結(jié)構(gòu)而言確實較低,是廠房內(nèi)部抗振比較薄弱的部位。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV675
【圖文】：

分析廠房結(jié)構(gòu)的動力特性時，圍巖對廠房結(jié)構(gòu)混凝的關(guān)鍵問題之一，此外樓板結(jié)構(gòu)形式、水體質(zhì)量等，本章采用有限元動力分析方法，針對這些影響因及計算模型逡逑水樞紐從取水口至出水池段，沿線長約６．２ｋｍ，設(shè)計萬ｋＷ。包括取水口、引水隧洞隧洞）、調(diào)壓井、力管道、出水池建筑物。逡逑工程，取水口、引水隧洞建筑物為２級，地下泵站位于板澗河左岸的山體內(nèi)，洞室群布置在奧陶系中統(tǒng)２６ｍ。地下泵站廠區(qū)主要建筑物由地下泵站（包括主、出水閥室、電纜豎井及連接洞、交通洞、通風(fēng)洞、組成。逡逑＂１邐：、邐邐邐邐逡逑

地下泵站明蝸殼廠房振動特性研宄模型逡逑下泵站廠房１＃、２＃機(jī)組段為研宄對象建立有限元計算模型，向）總長為２０．６ｍ，沿廠房縱軸線方向為２個機(jī)組段寬度２９到２２３．５ｍ高程，共３４．３ｍ。計算模型采用笛卡爾直角坐標(biāo)系，房縱軸線指向左端為正（面向出水側(cè)）；Ｙ軸為鉛直方向，向向，指向出水方向為正；坐標(biāo)系原點取在１＃機(jī)組安裝高程（２元分為金屬流道、混凝土和基巖三大組。金屬流道采用四結(jié)用三結(jié)點殼單元；混凝土采用八結(jié)點六面體單元，局部采算模型共３１９００３個結(jié)點，３０２８２７個單元，其中金屬流道２４３２個單元，基巖１１７４５０個單元。基巖和混凝土網(wǎng)格、金屬？圖３．１－５。逡逑

圖３．１－Ｓ金屬流道網(wǎng)格逡逑材料參數(shù)逡逑算模型的材料參數(shù)取值如表３．１－１所示，材料均假設(shè)為各向同性的線彈表３．１－１材料參數(shù)逡逑＾邐彈性模量邐ＭＳ逡逑仞科邐Ｅ（ＭＰａ）邐ｙ（ＫＮ／ｍ３）邐ｙ鋼材邐２０６０００邐７８．５邐０．３逡逑５邋混凝土邐２８０００邐２５邐０．１６７逡逑邊界條件逡逑行自振計算時，取整體模型，模型底部施加全約束，廠房進(jìn)出水側(cè)通圍巖對廠房混凝土的約束作用，由于機(jī)組段之間設(shè)有縱縫，故廠房側(cè)面；基巖部分側(cè)面設(shè)置法向約束。逡逑章計算中廠房結(jié)構(gòu)混凝土與圍巖接觸處主要涉及如下５種邊界條件：逡逑

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本文編號：2804135