拉拉山水电站进水塔三维动力有限元分析

1 工程概况

2 岩体及混凝土静、动力学参数

3 进水塔抗震分析及评价

3.1 计算方法及假定

3.2 地震波的选取

地震波是一个频带较宽的非平稳随机振动，受各种因素影响而变化，采用时程法对结构进行地震分析时，输入地震波不同，所得的地震反应相差较大，因此，合理选择地震波进行直接动力分析是保证计算可靠性的重要保证。

3.3 计算模型

3.4 计算结果及分析

3.4.1 位移场分析

3.4.2 应力场分析

经比较，在t=11.87s时，进水塔结构动应力响应较大。从代表点的整个时间历程上看，在t=11.87s时，进水塔动应力响应最大，此时整个结构以受压为主；各应力关键点中σ1最大值为1.15MPa，位于进水口胸墙处d点，出现时间为t=11.87s；σ3最小值为-1.54MPa，位于排架底部e点，出现时间为t=7.54s。地震作用效应的计算结果表明，在塔体与排架结构结合部位、中间各层板梁结构、部分载面突变处会产生较高的应力集中，需要配筋处理，增强混凝土的抗拉性能。

3.4.3 基于有限元计算结果的进水塔稳定计算

基于前面有限元动力的计算结果，对进水塔沿建基面的抗滑稳定进行计算分析。在地震波的作用下，进水塔沿建基面的抗滑稳定安全系数为6.20～8.60，均大于规范规定的抗滑稳定安全系数1.05，满足规范要求，说明进水塔在地震工况作用下是安全稳定的。

3.5 进水塔抗震时程分析及评价

进水塔顶部动位移最大，分布趋势从上而下逐渐减小，整体动位移不大，规律性合理；根据前面的有限元动力计算结果，进水塔动应力均小于混凝土强度设计值，基础竖向应力均小于基础承载力；采用基于有限元静力计算成果的刚体极限平衡法，将进水塔在实测波作用下，沿建基面的抗滑安全稳定系数大于规范允许安全系数，进水塔沿建基面安全稳定。

4 结束语

文章采用三维有限元方法，对拉拉山水电站进水塔进行了三维动力分析，分析了其位移和应力响应，对分析了其抗滑稳定安全性。分析结果表明，进水塔在地震工况下，其结构应力、基础承载力及抗滑稳定均满足规范要求。为确保工程安全，建议加强地震动监测，密切关注震前、震后进水塔结构的位移和应力变化。同时，进水塔塔身结构体型力求简单对称，质量和刚度变化平缓，减少应力集中，并确保足够刚度。塔体上部和后部与岩体紧贴，并在基础部位布设固结灌浆，增加整体性。