进水塔结构基于性能的抗震设计研究

陈金泉 韩峰

【摘要】进入新时期后，各地都在着眼于建设规模较大的水电工程，而与之有关的工程结构也呈现日益复杂的趋向。对于全过程的水利建设来讲，进水塔结构应当构成其中不可或缺的要素。然而实际上，进水塔本身包含了复杂度较高的内部结构，对此如果要致力于优化设计，那么必须保证其符合特定的抗震度。作为设计人员来讲，针对进水塔如果要设计最优的抗震结构，则有必要建立于抗震性能的视角下，依照因地制宜的宗旨与思路来提升抗震设计实效性。

【关键词】进水塔结构；性能；抗震设计

从根本上来讲，进水塔结构是否具备应有的坚固度，其直接决定整个进水塔当前能够达到的抗震性。在某些情形下，地震波很可能将会损毁进水塔，以至于干扰到水电站的日常运转。由此可见，针对进水塔架构有必要着眼于全方位的优化设计，确保将其中的关键点落实于抗震设计。通过运用上述的设计改进举措，应当能从源头入手来显著提升水利项目现有的综合设计效果，同时也有助于保障进水塔应有的稳固性与安全性。

一、进水塔具备的基本结构特征

通常来讲，水电站中的进水口应当配备必要的进水塔，进水塔具备的价值在于保障整个水电站能够达到的泄洪安全性，同时也有助于顺利实现水源调配。然而实质上，由于受到地形地质以及其他要素带来的显著影响，与之有关的進水塔结构也呈现了显著差异。在目前看来，针对进水塔结构一般来讲可以选择斜塔与纯塔的不同斜塔类型。如果涉及到空腹式的薄壁进水塔，则有必要将钢混结构作为其中的核心结构。

进水塔一般而言应当建造于水库岸边、河岸连接处或者其他特殊位置上。然而遇到特殊情形时，如果当地并不具备平缓岸坡或者优质的山岩结构，那么有必要将其改换为纯塔的进水口。与之相比，斜塔进水口具备的优势在于保持塔身稳定，其中包含外侧的闸门槽与喇叭口等特殊部位。具体在连接山岩与启闭室的过程中，最好能够省略其中的架桥操作。相比于其他类型进水口，塔式进水口能够承载更高的外围压力，对其可以适用于较厚覆盖层、较差地质条件或者坡度相对平缓的特殊地形。此外，针对某些枢纽性的水电工程也能灵活适用上述的进水塔方式。

优化进水塔基本构架的前提应当落实于全方位的结构布置，其中不能欠缺针对进水塔性能的考量。在目前看来，对于进水塔通常来讲可以选择独立型或者一字型的两种基本形状。相比来讲，一字型的进水塔具备更优的动力稳定性，而独立型的进水塔可以适用于高耸结构或者较大流量的单洞结构。具体在选择上述的结构时，设计人员还需紧密结合进水塔本身具备的各项特性予以全面的优化设计。

二、建立于进水塔性能前提下的抗震设计

（一）优化动力响应

建立于动力响应前提下的进水塔设计侧重于各项物理量的全面调整，其中应当包含速度、应变、位移、应力以及加速度等。针对进水塔如果要灵活加以优化设计，则应当兼顾全方位的目标约束，据此才能实现动力响应的显著优化。依照结构动力学的根本原理，对于塔身的本体结构有必要着眼于最小化的塔身应力效应，通过运用此项举措来显著减低整个塔身承受的地震波振荡与冲击。

（二）布置坚固的抗震结构

结构抗震措施侧重于某些薄弱性的进水塔部位，针对其中各种各样的薄弱部位都要着眼于强化核心性的抗震设计。与此同时，关于整个进水塔也要优化其中的连接位置，通过运用此项举措来保障结构延性的显著提升。此外，设计人员还需格外关注其中的不良基础，在全面增强配筋的同时保障整个结构应有的坚固度。如果现场条件允许，那么可以将橡胶垫块、减震消能装置或者消能支座安装于进水塔中的特殊部位，以此来显著提升抗震结构能够达到的综合效能。

（三）运用多种减震方式

从现状来看，设计人员针对抗震设计有必要灵活选择多样化的减震措施，其中涉及到传播途径、抗震结构以及其他减震方式。具体来讲，针对整个进水塔可以设置必要的隔离结构，运用此项举措来显著缩减整个塔身承受的地震波强度。除此以外，进水塔涉及到的减震措施还应当包含被动性的结构减震方式，其中的关键举措在于增设附加性的子结构，在此前提下实现全方位的冲击减震或者耗能减震。

三、结语

针对进水塔设计有必要全面关注其中的抗震性能，这是由于抗震性能与整个进水塔能够达到的结构特性之间具备内在联系。具体在涉及到抗震性的全面优化时，设计人员有必要密切关注各项设计要素，在紧密结合当地真实状况的前提下才能改进并且优化进水塔结构。因此在该领域的未来实践中，设计人员仍需秉持因地制宜的宗旨来优化进水塔具备的各项基本性能，确保将抗震设计建立于进水塔性能以及进水塔结构的基础上。

参考文献

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作者简介：陈金泉（1997.01—），男，贵州人，研究方向：水利水电工程。