亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        抽水蓄能電站地下廠房整體與局部模態(tài)分析

        2020-03-06 06:43:36浩,蔣璆,王琪,楊松,王華,李
        四川水力發(fā)電 2020年1期
        關鍵詞:中間層樓梯振型

        楊 浩,蔣 璆,王 琪,楊 季 松,王 青 華,李 冬 冬

        (1.惠州蓄能發(fā)電有限公司,廣東 惠州 5161000;2.上海安乃基能源科技有限公司,上海 201806)

        0 引 言

        為適應大電網(wǎng)的調(diào)節(jié)需求,我國已經(jīng)建成了一大批高水頭、大容量的抽水蓄能電站[1-2]。因其具有高水頭、高轉速和雙向運行的特點,且與常規(guī)水電站相比,機組支撐的廠房結構承受的離心力、電磁力矩以及流道壓力脈動產(chǎn)生的振動都大得多,因此,對廠房結構的振動問題不容忽視[3-4]。

        尹銚等對某蓄能電站進行環(huán)境噪聲與振動現(xiàn)場測試和數(shù)據(jù)分析,研究得到廠房各層柱子中以水輪機層柱子振動最強烈,母線和蝸殼層柱子次之[5]。廖俊利用 ANSYS 軟件對某抽水蓄能電站廠房結構進行了有限元數(shù)值計算,通過分析研究了地下廠房結構模型的建立及其自振特性,并對影響廠房數(shù)值模型較大的邊界條件進行了計算分析。結果表明,在水電站廠房的振動過程中,由于吊物孔處樓板、風罩等部分的剛度較低,模型的絕大多數(shù)階的振型均表現(xiàn)為樓板、風罩的局部振動,這些部位屬于廠房振動的薄弱環(huán)節(jié)[6]。張超等采用模態(tài)試驗技術對抽水蓄能電站地下廠房結構的動力特性進行了研究。結果表明,電站廠房一階振型為廠房整體沿軸線方向彎剪振動,兩邊墻以剪切振型為主,厚板—梁—柱構成的廠房框架結構沿軸線方向以彎曲振動為主。通過對某抽水蓄能水電廠的地下廠房進行振源測試及整體結構環(huán)境激勵下的模態(tài)測試,并與有限元計算結果進行了對比[7]。徐麗等人發(fā)現(xiàn)振源振動主要表現(xiàn)為發(fā)電機組工作轉速引起的 8.3 Hz 及其倍頻振動,7倍轉頻 58.3 Hz 顯著;并有與渦帶壓力脈動有關的 2.3 Hz 頻率成分一階模態(tài)為長軸向的整體平動;板、梁構件的局部豎向振動模態(tài)較多[8]。陳晨等為分析抽水蓄能電站地下廠房結構在干濕模態(tài)下的振動特性,建立某抽水蓄能電站地下廠房的動力分析模型,計算廠房整體結構在考慮尾水管流體作用后的濕模態(tài),并與廠房的干模態(tài)進行比較[9]。

        上述研究大多將廠房整體作為研究對象,通過實驗模態(tài)或有限元方法得到廠房整體結構的模態(tài)振型與模態(tài)頻率,然而廠房局部模態(tài)振動頻率及其振型對廠房整體共振亦有較大影響。本文對某抽水蓄能電站地下廠房下部結構進行自振特性研究。主要包括兩部分內(nèi)容:(1) 廠房整體模態(tài)分析,求得廠房的模態(tài)頻率與對應振型,分析評價廠房共振復核指標;(2) 廠房局部模態(tài)分析,求得廠房各層立柱和樓梯的自振特性,評價廠房局部結構對共振的影響。

        1 廠房結構及有限元模型

        1.1 廠房幾何模型

        水電站主廠房一般以發(fā)電機層樓板為界分為上部結構和下部結構。上部結構主要包括屋面體系、吊車梁、廠房框架,下部結構主要包括發(fā)電機層梁板系統(tǒng)、發(fā)電機的機墩、蝸殼、尾水管、上下游邊墻和層間立柱等。很多資料表明,機組在一定的導葉開度下,出現(xiàn)強烈振動,并引發(fā)廠房結構共振,強振部位主要集中在下部結構,尤其在發(fā)電機層樓板上振感最為強烈,因此,研究建模的重點應放在廠房的下部結構。本文以某抽水蓄能電廠5號廠房下部結構為研究對象,其幾何模型如圖1所示。

        圖1 廠房三維模型

        1.2 廠房有限元模型

        該抽水蓄能電廠地下廠房結構模型計算采用以下假定:(1)進行廠房動力分析時,假定結構為無阻尼,且在彈性范圍內(nèi)微幅振動;(2)假定混凝土及圍巖均為各向同性材料;(3)計算中不考慮樓板混凝土與巖石的黏結力。

        振動測試分析表明,廠房振動的主要振源為水力振源,因此,本次計算有限元模型按照流道結構的設計尺寸,嚴格模擬了流道結構及其外圍大體積混凝土。鑒于各層樓板、柱子以及蝸殼層以上的樓梯等部位振動相對強烈,本次計算有限元網(wǎng)格嚴格按照設計尺寸對振動強烈部位進行了精細模擬。此外與地震作用下的廠房整體振動不同,廠房振動為樓板中間部位、柱子以及樓梯等局部振動,廠房墻體對樓板豎向振動、柱子水平振動約束較小;同時,根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,上下游墻體與圍巖之間存在局部聯(lián)接,因此,本次計算分析對墻體的孔洞及其與圍巖聯(lián)接關系與結構細節(jié)特征進行了合理簡化。經(jīng)網(wǎng)格無關性驗證,確定5號廠房有限元單元總數(shù)為566 116個。圖2給出了廠房整體網(wǎng)格模型,圖3給出了廠房局部網(wǎng)格劃分。

        1.3 有限元模型的邊界條件

        計算模型中的模型底部與兩側基巖邊界如下:模型底部采用三方向固定約束,上下游基巖采用彈性邊界條件。此外,兩廠房分縫處為自由邊界(無約束)。

        對于彈性邊界條件,由現(xiàn)場調(diào)查表明,實際廠房結構與圍巖之間存在局部聯(lián)接。因此,本次計算還將考慮圍巖對廠房結構自振特性的影響。本次計算中將圍巖抗力剛度采用彈簧單元等效。圍巖的抗力系數(shù)參考小浪底工程進水塔柱基礎圍巖的抗力系數(shù)試驗成果(Ⅲ類圍巖的抗力系數(shù)為80 kg/cm3)。

        圖2 廠房整體網(wǎng)格劃分

        a.機墩網(wǎng)格 b.機墩網(wǎng)格剖面視圖圖3 廠房局部網(wǎng)格劃分

        2 廠房整體模態(tài)分析

        2.1 模態(tài)分析標準

        關于水電站廠房結構的共振復核,《水電站廠房設計規(guī)范》(SL266-2001)對機墩結構作了規(guī)定。根據(jù)該規(guī)范4.3.8條規(guī)定,機墩自振頻率與強迫振動頻率之差和自振頻率之比值應大于20%~30%,或強迫振動頻率與自振頻率之差和機墩強迫振動頻率之比值應大于20%~30%,即:

        式中f0為機墩結構的自振頻率,f為機組振源的頻率。

        根據(jù)相關水電工程廠房結構分析成果,由于水電站廠房結構比較復雜,各構件不僅剛度相差較大,而且其自振頻率存在交叉和耦合。同時,由于有限元方法求解多自由度自振頻率的局限性,往往頻率的階數(shù)越高,其計算累計誤差越大。因此,對具有復雜結構的水電站廠房開展整體結構自振特性分析時,求解階數(shù)取值不宜過高。

        2.2 廠房整體結構自振特性

        由于廠房結構主要載荷為轉動部件質(zhì)量不均產(chǎn)生激振力與動靜干涉產(chǎn)生的壓力脈動,其激勵頻率分別為8.33 Hz與75 Hz,然而實際測試中發(fā)現(xiàn)壓力脈動2倍頻150 Hz也占較高分量,此處著重對上述頻率進行分析。

        本次開展電站5號機組段整體廠房結構自振特性分析時,取20階振型和頻率,各階模態(tài)頻率計算結果見表1。

        表1 廠房整體結構模態(tài)頻率表

        圖4給出了廠房整體結構前6階模態(tài)振型圖。

        廠房整體結構自振特性計算結果表明:

        (1)地下廠房結構的一階模態(tài)頻率為17.5 Hz,與轉輪轉動頻率8.33 Hz以及動靜干涉產(chǎn)生的壓力脈動頻率以及其二倍頻(75 Hz,150 Hz)有一定的差距,滿足規(guī)范規(guī)定的防共振20%的錯開度要求。

        (2)從表1及圖4可以看出,由于廠房結構各部位剛度存在較大差異,從第6階后的各階頻率幅值相差較小,同一階振型表現(xiàn)為不同部位的振動,因此,很難從整體模型的自振特性分析中判斷局部是否會發(fā)生共振。因此,需要開展廠房結構的局部自振特性分析。

        3 廠房局部模態(tài)分析

        如前所述,由于廠房結構各部位剛度存在較大差異,各階頻率幅值相差較小,同一階振型表現(xiàn)為不同部位的振動,故難以從整體模型的自振特性分析中判斷局部結構是否會發(fā)生共振。因此,需要開展廠房結構的局部自振特性分析。

        建筑振動主要由低階模態(tài)貢獻,高階模態(tài)模態(tài)貢獻度較低,高階模態(tài)對振動貢獻較小,此處忽略高階模態(tài)對振動的影響,取前6階模態(tài)進行重點分析。對廠房某一局部結構進行模態(tài)分析和研究時,應將其余結構均視為無質(zhì)量,以模擬整體模型其他結構對該局部結構的約束。

        在實際測試中,廠房立柱及廠房樓梯振動嚴重,且廠房各層立柱結構相似、約束相同,故本次研究分析針對廠房中間層立柱和廠房樓梯開展自振特性分析。

        3.1 廠房中間層立柱自振特性

        對于樓層支柱上、下接觸樓板是支柱結構的唯一約束,機組所在的廠房各層(中間層、水輪機層與蝸殼層)層高差距較小且各層樓板厚度一致,所以廠房各樓層間立柱約束相同,自振特性具有相似性。本文以廠房中間層立柱為例,研究樓層立柱的自振特性。

        由于立柱結構的相似性與對稱性,致使各階模態(tài)頻率與振型相近,相近振型與模態(tài)頻率實為不同立柱同一階模態(tài),此處結合模態(tài)頻率與振型圖,對中間層取前24階模態(tài)進行分析。

        表2給出了廠房中間層立柱各模態(tài)階數(shù)對應的模態(tài)頻率表。

        間層各立柱X方向1階模態(tài)頻率分別為61.5 Hz、62.1 Hz、64.4 Hz、66.7 Hz 、68.5 Hz、 69.4 Hz 、70.7 Hz 、71.7 Hz ;中間層各立柱Y方向1階模態(tài)頻率分別為54.3 Hz、55.8 Hz、57.8 Hz、63.4 Hz 、64.94 Hz、69.6 Hz 、70.1 Hz 、71.4 Hz 。

        表2 廠房中間層立柱模態(tài)頻率表

        圖5 廠房中間層立柱模態(tài)振型

        圖5給出了中間層立柱1~6階與19~24階模態(tài)振型圖,可以發(fā)現(xiàn)前6階均為各立柱非支撐方向扭振,且模態(tài)頻率十分接近,結合表2可以發(fā)現(xiàn)中間層立柱1~18階模態(tài)頻率(54.4~72.3 Hz)差距很小,其原因是立柱結構的相似性與對稱性,各支柱交替振動,且其振型均為非支撐方向振動(截面積越大其模態(tài)頻率越高)。立柱19~24階模態(tài)頻率開始快速上升,其振型特點轉變?yōu)橹畏较蛘駝樱⑶移漕l率范圍為(74.1~96.6 Hz)。前24階模態(tài)頻率范圍(54.4~96.6 Hz)與75Hz 動靜干涉壓力脈動頻率相近,會引起中間層立柱結構局部共振。

        中間層立柱25~40階模態(tài)頻率與動靜干涉產(chǎn)生的壓力脈動頻率二倍頻150 Hz相近,容易產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

        3.2 廠房樓梯自振特性

        對于廠房樓梯的自振特性研究,同樣將其余結構做無質(zhì)量處理,以作為廠房樓梯的支撐邊界條件。表3給出了廠房樓梯各模態(tài)階數(shù)對應的模態(tài)頻率表。圖6給出了廠房樓梯前8階模態(tài)振型。

        表3 廠房樓梯模態(tài)頻率表

        結合表3與圖6,可以發(fā)現(xiàn)樓梯結構前8階模態(tài)振型相似,表現(xiàn)為各樓層樓梯臺階上下振動。廠房樓梯前8階頻率范圍(85.4~100.8 Hz)與75 Hz激勵頻率差距不足30%,均在危險范圍內(nèi),容易發(fā)生局部共振。其9~35階模態(tài)頻率均與動靜干涉載荷二倍頻150 Hz不足20%,容易發(fā)生樓梯局部共振。

        4 結 語

        (1)廠房整體結構的一階模態(tài)頻率為17.5 Hz,與轉輪轉動頻率8.33 Hz、動靜干涉產(chǎn)生的壓力脈動頻率及其二倍頻(75 Hz,150 Hz)有較大的差距,滿足規(guī)范規(guī)定的防共振20%的錯開度要求。

        圖6 廠房樓梯模態(tài)振型圖

        (2)中間層立柱前24階模態(tài)頻率(54.4~96.6 Hz)與75 Hz 動靜干涉壓力脈動頻率相近,容易引起立柱結構局部共振,從而帶動樓板振動。

        (3)廠房樓梯結構前8階模態(tài)振型相似,均表現(xiàn)為各樓層樓梯臺階上下振動;各廠房樓梯前8階頻率范圍(85.4~100.8 Hz)與75 Hz激勵頻率差距不足30%,均在危險范圍內(nèi),容易引發(fā)樓梯結構發(fā)生局部共振,導致樓梯間腔振進一步放大振動噪聲。

        (4)廠房中間層立柱25~40階模態(tài)頻率與動靜干涉產(chǎn)生的壓力脈動頻率二倍頻150 Hz相近。廠房樓梯9~35階模態(tài)頻率與動靜干涉載荷二倍頻150 Hz不足20%。雖然高階模態(tài)對結構振動貢獻較小,但由于150 Hz載荷將會導致附近各模態(tài)振型疊加,其作用效果不能忽視。

        猜你喜歡
        中間層樓梯振型
        關于模態(tài)綜合法的注記
        力學與實踐(2022年5期)2022-10-21 08:10:34
        縱向激勵下大跨鋼桁拱橋高階振型效應分析
        塔腿加過渡段輸電塔動力特性分析
        特種結構(2019年2期)2019-08-19 10:05:52
        逃跑的樓梯
        掃樓梯
        小布老虎(2017年3期)2017-08-10 08:22:35
        上下樓梯時要注意什么 ?
        鎳基高溫合金TLP擴散焊中間層材料研究進展
        焊接(2016年8期)2016-02-27 13:05:10
        B含量對IC10合金TLP焊接用中間層材料及接頭組織的影響
        焊接(2016年6期)2016-02-27 13:04:55
        結構振型幾何辨識及應用研究
        山西建筑(2015年14期)2015-06-05 09:37:07
        原來樓梯還可以是這樣的
        蜜臀av在线一区二区尤物| 国语对白做受xxxxx在线中国 | 自拍 另类 综合 欧美小说| 亚洲免费人成网站在线观看 | 亚洲香蕉av一区二区蜜桃| 中文字幕人妻久久久中出| 日韩av一区二区三区精品久久| 青青草大香蕉视频在线观看| 正在播放国产多p交换视频| 亚洲av中文无码乱人伦在线r▽| 91精品国产免费久久久久久青草| 亚洲最大视频一区二区三区| 国产一区二区黄色的网站| 久久久久人妻一区精品| 亚洲精品乱码久久久久久蜜桃图片 | 国语对白自拍视频在线播放| 日本久久精品中文字幕| 亚洲av不卡一区二区三区| 色欲aⅴ亚洲情无码av蜜桃| 精品国产免费Av无码久久久| 亚洲国产av中文字幕| 国产情侣自拍一区视频| 亚洲av成人无码网站大全| 亚洲日韩精品久久久久久| 亚洲综合一区二区三区久久| 午夜三级a三级三点在线观看| 女人夜夜春高潮爽a∨片| 素人激情福利视频| 日本av天堂一区二区三区| 国产xxxxx在线观看| 久久精品中文字幕极品| 国产麻豆国精精品久久毛片| 日韩亚洲精品国产第二页| 亚洲加勒比久久88色综合| 伊人99re| av男人的天堂手机免费网站| 欧美性受xxxx黑人猛交| 国产精品自在线拍国产手机版| 午夜无码大尺度福利视频| 中国少妇和黑人做爰视频| 日本成人精品在线播放|