国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

河床式廠房機墩、風(fēng)罩有限元分析

2017-09-09 17:23魯禮慧韓少玄
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年25期
關(guān)鍵詞:應(yīng)力分析有限元

魯禮慧 韓少玄

摘 要:文章介紹了用ANSYS有限元分析軟件對發(fā)電廠房機墩、風(fēng)罩進(jìn)行計算分析,用實體單元模擬機墩、風(fēng)罩等大體積混凝土結(jié)構(gòu),用殼單元模擬機墩導(dǎo)葉,驗證了機墩、風(fēng)罩結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性,可以為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞:河床式廠房;機墩風(fēng)罩;有限元;應(yīng)力分析

中圖分類號:TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:2095-2945(2017)25-0014-02

1 工程概況

機墩風(fēng)罩及定子制動器基礎(chǔ)是水電站廠房中的重要設(shè)計項目,為了分析其受力特性,驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性,本次分析采用有限元計算程序?qū)Πl(fā)電廠房一個機組的機墩、風(fēng)罩進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。

該水電站為河床式廠房,裝機容量為183.2MW,布置有4臺水輪發(fā)電機組,單機容量為45.8MW,多年平均發(fā)電量為1062GW·h,年利用5800小時。

電站廠房機墩與風(fēng)罩均為現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其中風(fēng)罩上部與發(fā)電機層樓板整體連接,下端與機墩環(huán)向連接,是一薄壁圓筒式結(jié)構(gòu)。其外徑為15.5m,風(fēng)罩最小壁厚為0.45m,高度為3.29m。風(fēng)罩壁開有勵磁引出線洞、輔助引出線洞、中性點引出線洞等3個孔洞。機墩則位于蝸殼頂板上部,呈圓筒形,外徑為15.5m,壁厚達(dá)2.1m,高度為5.21m。機墩上開有水輪機端子箱進(jìn)線孔、4個剛爬梯開孔、通風(fēng)孔、機坑進(jìn)人孔、油管預(yù)留孔等8個孔洞。

風(fēng)罩、機墩及其下承蝸殼頂板,以及各層板梁構(gòu)成復(fù)雜的三維空間鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),是廠房的重要結(jié)構(gòu)之一,必須滿足機組安裝、正常運行、短路飛逸時剛度和強度及檢修等要求。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析和配筋計算,是以結(jié)構(gòu)力學(xué)方法和經(jīng)驗公式來定。即分別取機墩、定子與制動器基礎(chǔ)及風(fēng)罩為脫離體, 采用簡化力學(xué)模型用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法進(jìn)行分析與計算, 但此種近似處理方法不能準(zhǔn)確反映各部分之間的聯(lián)合承載機理。在本次分析中將風(fēng)罩與機墩作為整體混凝土結(jié)構(gòu), 采用三維有限元計算模型, 基于線彈性理論, 進(jìn)行了應(yīng)力分析。

2 計算模型

本項計算取蝸殼、機墩、風(fēng)罩作為計算模型,采用通用有限元計算軟件ANSYS,建立三維有限元模型。

有限元模型見圖1,取蝸殼底板以上到發(fā)電機層樓板范圍。在有限元網(wǎng)格剖分中主要采用了精度較高的六面體實體單元,在推力器孔洞附近采用了四面體單元。X方向為順?biāo)鞣较?,Y方向為垂直水流方向,Z向為豎直方向。蝸殼層底部、進(jìn)水口墩墻及蝸殼頂板上游連接段、發(fā)電機層樓板四周為固定約束,其他位置自由。

3 材料參數(shù)及荷載

3.1 材料特性參數(shù)

混凝土:抗壓強度fc'=25MPa,彈性模量E=21019MPa,泊松比υ=0.167,重度γ=25.0kN/m3。

導(dǎo)葉鋼片:彈性模量E=210000MPa,泊松比υ=0.24,重度γ=78.5kN/m3。

鋼筋:ASTM A615,Gr60,fy=420MPa,E=210000MPa。

3.2 設(shè)計荷載組合及組合系數(shù)

根據(jù)EM1110-2-2104,設(shè)計荷載工況組合如下:

最大可信地震工況(MCE):

U=0.75[1.0(D+L)+1.25E]

非地震工況:

U=1.7(D+L)

式中:U-設(shè)計荷載;D-恒載的內(nèi)力和力矩;L-活載的內(nèi)力和力矩;E-地震荷載的內(nèi)力和力矩。

根據(jù)機組運行情況,本次計算考慮5種工況,分別為:(1)額定運行;(2)單相短路;(3)半數(shù)磁極短路;(4)推力瓦燒瓦時;(5)地震(MCE)。各種工況均包含結(jié)構(gòu)自重,定子基礎(chǔ)荷載,下機架基礎(chǔ)荷載,發(fā)電機層樓板荷載,蝸殼內(nèi)水壓力,額定運行和推力瓦燒瓦工況要考慮接力器荷載,地震工況要考慮地震荷載。

3.3 荷載取值及荷載系數(shù)

3.3.1 定子及下機架基礎(chǔ)荷載

定子及下機架基礎(chǔ)荷載如表1所示,定子基礎(chǔ)個數(shù)為8個,下機架基礎(chǔ)個數(shù)為6個。動荷載的動力系數(shù)取1.5,已包含在荷載標(biāo)準(zhǔn)值中。徑向荷載及切向荷載,分解成整體坐標(biāo)系下的X向及Y向荷載施加。

3.3.2 發(fā)電機層樓板荷載

發(fā)電機層樓板荷載取25kPa。

3.3.3 蝸殼內(nèi)水壓力

蝸殼內(nèi)水壓力根據(jù)其所在水位進(jìn)行施加。蝸殼內(nèi)水壓力需要乘以水力系數(shù)1.3以及水錘放大系數(shù)1.25。

3.3.4 地震荷載

地震荷載按擬靜力法施加,考慮MCE地震工況:水平地震加速度為0.213g,豎向地震加速度為:2/3×0.213g=0.142g。

3.3.5 接力器荷載

正常運行工況及推力瓦燒瓦工況還需考慮大小為94t(0.94MN)的接力器荷載,兩個接力器位置處一個承受拉力,另一個承受壓力。接力器的圓形開孔直徑為1.52m,故接力器所受分布荷載為:

0.94×1.7÷(π/4×1.522)=0.881MN/m2

4 計算結(jié)果與分析

4.1 應(yīng)力計算結(jié)果

發(fā)電廠房機墩、風(fēng)罩應(yīng)力計算結(jié)果見表2,由于工況2施加的荷載及應(yīng)力結(jié)果較大,以工況2作為控制工況進(jìn)行應(yīng)力分析。

4.2 壓應(yīng)力復(fù)核

由表2可見,各工況下的最大壓應(yīng)力均不超過混凝土的抗壓強度fc'=25MPa,因此整個機墩、風(fēng)罩結(jié)構(gòu)滿足抗壓強度要求。

4.3 抗彎配筋

選取結(jié)構(gòu)中拉應(yīng)力較大的截面,通過截面上的應(yīng)力路徑積分求得彎矩,再根據(jù)其中最大的彎矩進(jìn)行配筋計算。

對于下機架基礎(chǔ)和定子基礎(chǔ),拉應(yīng)力較大的區(qū)域均為底部內(nèi)側(cè)和頂部外側(cè),故其內(nèi)側(cè)配筋根據(jù)底部彎矩進(jìn)行,外側(cè)配筋根據(jù)頂部彎矩進(jìn)行。根據(jù)構(gòu)造要求,需要在下機架基礎(chǔ)和定子基礎(chǔ)的加載基礎(chǔ)面配置徑向和環(huán)向鋼筋。

對于風(fēng)罩,由于發(fā)電機層豎向荷載的作用,風(fēng)罩內(nèi)側(cè)產(chǎn)生較大的豎向拉應(yīng)力,其他各向應(yīng)力水平較低。除豎向配筋外,其他按構(gòu)造要求即可滿足設(shè)計要求。

4.4 抗剪復(fù)核

除上述抗彎鋼筋,按構(gòu)造要求在機墩和風(fēng)罩內(nèi)設(shè)置拉結(jié)筋。剪應(yīng)力云圖如圖2所示。

5 結(jié)束語

三維空間有限元數(shù)值計算結(jié)果表明,此廠房機墩風(fēng)罩及定子基礎(chǔ)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,沒有出現(xiàn)過大的應(yīng)力。同時,需要通過配筋以增加整體結(jié)構(gòu)的強度和剛度,特別是局部開孔位置配筋要加強。本計算分析可為類似工程提供參考。

參考文獻(xiàn):

[1]ACI 318, Building Code Requirements for Structural Concrete.

[2]USACE-EM-1110-2-2104, Strength design for reinforced-concrete hydraulic structures.

[3]EM1110-2-3001,Planning and Design of Hydroelectric Power Plants.endprint

猜你喜歡
應(yīng)力分析有限元
有限元基礎(chǔ)與應(yīng)用課程專業(yè)賦能改革與實踐
基于有限元的Q345E鋼補焊焊接殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬
將有限元分析引入材料力學(xué)組合變形的教學(xué)探索
大型壓濾機主梁的彈性力學(xué)計算及有限元分析設(shè)計
大型壓濾機主梁的彈性力學(xué)計算及有限元分析設(shè)計
起重機吊臂振動模態(tài)的有限元分析
群樁基礎(chǔ)沉降計算相關(guān)問題研究
基于CAEPIPE的高溫高壓引氣導(dǎo)管應(yīng)力分析
疲勞分析在核電站核承壓設(shè)備設(shè)計中的應(yīng)用
箱式焊軌車焊接落錘試驗的探討
404 Not Found

404 Not Found


nginx
东兰县| 柳江县| 桦南县| 浪卡子县| 安塞县| 潮安县| 叶城县| 大埔县| 体育| 资中县| 奇台县| 荆州市| 苍溪县| 永寿县| 沙田区| 石泉县| 明星| 龙岩市| 金湖县| 洪洞县| 鞍山市| 盘山县| 衡水市| 久治县| 南阳市| 满城县| 昂仁县| 张家港市| 乌鲁木齐市| 大同县| 富平县| 龙泉市| 昂仁县| 伊金霍洛旗| 泸水县| 盐山县| 安泽县| 博野县| 泽普县| 札达县| 邵阳县|