高拱坝坝身进水口结构的抗震特性及其敏感性分析
拱坝坝身进水口，是利用拱坝前空间来布置水电站的进水口，具有布置紧凑、节省空间、经济实用等优点，已成为一种比较常见的拱坝附属结构。在地震工况下，拱坝坝身进水口作为上游大悬臂结构，且拉梁众多，如果结构设计不当，进水口关键部位往往会产生较大拉应力。而拱坝坝身进水口的安全与否，不仅影响到整个引水系统的安全，而且会对拱坝坝体安全产生威胁，因此，为满足地震工况下拱坝坝身进水口的应力要求，对进水口各部位结构设置适宜的尺寸是十分重要的。本文可为其他类似的高耸或悬臂结构的研究提供一定的参考价值。 本文采用数值仿真分析法，对拱坝坝身进水口静、动力荷载情况下的应力分析。首先找出影响进水口安全的关键部位。然后对可能影响关键部位应力的相关因素做敏感性分析，区别出敏感性因素（1#拉梁尺寸、边墙加厚位置和边墙厚度）和非敏感性因素（2#拉梁尺寸）。最后通过对敏感因素（1#拉梁尺寸、边墙加厚位置和边墙厚度）进行尺寸或者布置的调整，以达到预期的目标。主要研究内容及成果如下： （1）通过对拱坝坝身进水口静、动力荷载情况下的应力分析，发现在地震工况下，进水口拉梁的Z向拉应力（轴向拉应力）均较大；左右边墙的X向（顺水流方向）拉应力和Y向（竖直方向）拉应力较大。 （2）通过研究1#拉梁尺寸的变化对拱坝坝身进水口关键部位的影响，发现距离坝体较远的拉梁适量增加尺寸可以有效降低自身的Z向拉应力和边墙的Y向拉应力，但对其他拉梁的Z向拉应力以及边墙的X向拉应力的影响不大。 （3）通过研究2#拉梁尺寸的变化对拱坝坝身进水口关键部位的影响，发现距离坝体较近的拉梁增加尺寸对所有拉梁的Z向拉应力影响均不大。 （4）基于鞭梢效应的原理，通过对边墙加厚位置的研究，发现当边墙加厚位置为0+0m～0+40m，即全长加厚时，为最适宜的方案。通过研究边墙厚度对拱坝坝身进水口关键部位的影响，发现当边墙厚度在一定范围内增大时，能有效降低所有拉梁的Z向拉应力；也使得左右边墙的X向拉应力和Y向拉应力均有所降低。
拱坝坝身进水口;敏感性分析;有限元法;鞭梢效应
西安理工大学
硕士
水工结构工程
李守义
2018
中文
TV642.4;TV312
61
2018-12-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）