考虑接触非线性的进水塔动力响应分析

张 希，党康宁，韦子琛，陶 伟

(1.中陕核工业集团监理咨询有限公司，陕西 西安 710060；2.陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西 西安 710010；3.陕西聚源水利工程勘察设计有限公司，陕西 西安 710075)

1 前言

进水塔一般为高耸水工建筑物，其塔体横断面、结构布置、荷载、设计工况、边界条件复杂[1]，作为水利枢纽工程宣泄洪水提供安全通道，其抗震安全性对确保水利枢纽的安全是至关重要的[2]。

众多学者对进水塔进行了弹性范围的动力分析，取得较多成果。多数研究对进水塔进行分析时，通常把进水塔与塔后回填混凝土看成一个整体，必然会导致连接处产生应力集中，与实际不符。塔后回填混凝土为一般不同期浇筑，二者必然存在缝隙，当发生地震时，高耸结构进水塔发生摆动，而塔后回填混凝土很有可能与其运动不一致，二者会发生碰撞或张开，考虑进水塔与回填混凝土的相互作用，即考虑进水塔与回填的接触非线性更加符合实际情况。

本文考虑进水塔与塔后回填互相作用，采用接触单元，对羊曲水电站进水塔进行了非线性的抗震分析。

2 进水塔非线性接触

有限元分析中，接触条件是一类特殊的不连续约束，它允许力从模型的一部分传递到另一个部分。因为只有当两个表面发生接触时才会有约束产生，而当两个接触的面分开时，就不存在约束作用了，所以这种约束是不连续的。分析时必须能够判断什么时候两个表面发生接触并采用相应的接触约束，并能判断什么时候两个表面分开并解除接触约束。……