基于振型叠加法的电站进水塔基础应力三维有限元分析

崔留杰 官忠瑞 杨海红

【摘要】电站进水塔为水电站最常见至水工永久建筑结构，在许多长引水电站中，常采用独立岸塔式进水塔。进水塔基础应力分析是进水塔设计中比较重要的一部分。而在分析进水塔基础应力时，库区正常蓄水位时发生地震的情况乃重点关注之工况。简单的拟静力解析法计算分析基础应力仿真度不高，近年来在工程中多采用线弹性动力三维有限元法进行计算。线弹性动力有限元通过弹性力学变分原理建立动力问题有限单元表达格式——结构运动方程，在地震分析的数值解法中，可采用振型叠加法、直接积分法和振型分解反应谱法求解。对于大型复杂的进水塔模型，采用直接积分法较费时间和资源，通常可采用振型叠加法或振型分解反应谱法。本文以云南保山某电站进水塔地震工况为例，采用基于振型叠加法的线弹性动力三维有限元分析方法，对进水塔基础应力进行分析研究，为类似工程的进水塔设计提供有益思路。

【关键词】电站进水塔；基础应力；振型分解反应谱法；线弹性动力三维有限元；

1. 电站进水塔布置概况

该电站进水口采用岸塔式，底板高程1837.00m；塔顶高程为1900.00m，塔高63m。塔宽最宽处14.0m。塔前正常蓄水位EL.1895.000m，设计洪水位EL.1895.429m，校核洪水位EL.1896.301m，死水位EL.1848.000m。

地震设防烈度为8度，a=0.19g。

進水塔混凝土强度等级为C25

2. 计算荷载及工况

（1）进水口结构及设备自重

进水口自重按结构的体积计算，在大气中混凝土容重 =24KN/m3，钢筋混凝土容重 =25KN/m3。……