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采用整体坐标系来进行泵房三维有限元的结构建模

泵房工程是新建2X600MW级机组江边取水泵房工程,共有4个流道。泵房自上而下分别布置运行层、电机层、ca88手机版和基础底板,泵房侧墙厚1.6m,中隔墩厚2.0m,底板厚I.5m,后墙厚I.6m,横隔墙厚1.2in,水泵层厚I.5m,电机层厚1.5ra,运行层厚0.3m。泵房的计算工况采用百年一遇高水位偶然工况,百年一遇水位下作用水头28m:周围水位为47.50m(1%水位),左侧一流道放空,其余三个流道充水;除进水面外,其余三面均填土至48.20m高程。


本文是采用整体坐标系来进行三维有限元的结构建模,X方向坐标表示流道水流的方向,Y方向坐标表示垂直流道水流方向,Z方向坐标表示竖直向坐标,从高程49.50m到泵房基础底板高程20.50m建立竖向模型。在单元坐标系中将计算结果输出,单元坐标Z正向始终是表示板厚方向,X和Y方向单元坐标则根据整体结构中构件的具体位置来确定,附图中所列计算结果均为单元坐标系,算稿成果汇总中将以单元坐标系所示的各内力用其处于整体结构中所对应的整体坐标系方向。以下ca88手机版厂对泵房采用ANSYS与MIDAS两款空间有限元程序分析软件进行结构内力计算和结构配筋,并对计算结果进行对比分析。

图1:边墙外侧总应力沿路径积分曲线

边墙外侧总应力沿路径积分曲线

ANSYS软件中通过应力沿路径积分曲线,可以求出各结构构件在受拉区所需配置钢筋面积。MIDAS软件中可以提取出各构件单位长度内力值,用该值进行配筋计算。现采用这两款有限元软件对泵房进行结构计算并对结构主要构件边墙、中墩、底板计算配筋值进行对比。


以底板中心线高程为起始标高建立结构模型,截取底板顶面高程处边墙内力进行配筋设计。该内力值为已定义各荷载组合分项系数及结构设计系数的最终设计内力值。


通过采用ANSYS与MIDAS两款空间有限元软件对循环水泵房进行结构设计内力计算分析,并对结构主要构件边墙、中墩、底板的计算配箄值进行对比分析,可以得出以下结论:

1、泵房采用ANSYS软件进行结构计算,并运用于实际工程,该泵房结构运行情况良好。采用电算程序对该类结构进行结构计算是可行的。

2、通过采用MIDAS软件对泵房结构进行复核计算,并与ANSYS软件计算结果进行对比,证明两款计算软件下结构构件的相应计算值基本相一_

3、ANSYS软件采用实体单元建立模型,并通过应力沿路径积分曲线,求出各结构构件在受拉区所需配置钢筋面积。MIDAS软件则可以提取出各构件单位长度内力值,用该值进行配筋计算。在结构计算单元网格中,是先得到应力再得到内力,还是先得到内力再反推出这个网格范围内的应力还值得探讨,这也导致计算分析结果的提取成为空间有限元软件的难题之一,各电算程序存在一定差异。部分结构构件的计算结果存在一定的差异,仍是允许的。

4、应该指出的是,对该泵房结构,MIDAS程序采用板型单元建立模型,其考虑了局部的横向剪切应力影响。计算结果充分体现了板单元的双向工作特性,从表中侧墙横向配筋即可体现,这也是与ANSYS计算结果存在较大差别之处。MIDAS计算程序对于工程设计具有良好的适用性,其计算结果是可取的。


大中型火力发电厂循环水泵房的结构设计方案优化研究是当前大型泵房结构设计领域研究的热点之一,大中型火力发电厂循环水泵房的结构设计方案优化研究更是一个很有前景的应用研究领域,ca88手机版厂就该研究进行了探讨,并取得了一定的研究成果,但仍有一些值得进一步研究和解决的问题:

1、大型循环水泵房的结构抗震性能分析,值得进一步的探讨和研究。静力弹塑性分析是模拟解决结构在罕遇地震作用下延性分析的重要方法,为结构非线性反应的简化计算,可以对循环水泵房结构考虑抗震设防要求下进行结构仿真计算。估计结构主要构件和关键单元的变形,重视结构设计中可能存在的不利条件,寻找结构极有可能产生较大变形的区域,总结评价泵房结构的整体稳定安全。

2、对于需要进行抗震设防的地区,需要对大型泵房进行瞬态动力学分析。可采用MIDAS模拟结构的地震作用,地震荷载随时间改变,应以加速度形式作用于泵房结构,为了更好的模拟地震动力荷载对泵房结构的作用,一般我们会釆用MIDAS计算程序中的瞬态动力学分析法。如果泵房底板基础座落于可能产生液化的土层地基中,我们还要进一步考虑地基土的地震液化效应,以及它对结构计算的影响程度。

3、泵房电机层的设备动荷载,需要进一步模拟分析。在进行泵房结构建模时,电机层的电机振动荷载如何进行模拟,这将直接影响电机层板的配筋,甚至影响到泵房整体结构的内力分配。因此可采用三维有限元软件对泵房结构进行建模,并将电机的振动荷载以加速度形式作用于泵房结构。


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点击次数:  更新时间:2017-12-16 09:24:57  【打印此页】  【关闭