Гидромеханические переходные процессы в напорных системах при сейсмических воздействиях

• Автор: Подвысоцкий, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕЙСКОСТИ СООРУЖЕНИЙ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ВОДОПРОВОДЯЩИМ СИСТЕМАМ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ.

1.1. Основные положения теории сейсмостойкости

1.2. Определение дополнительного давления в напорном водоводе от сейсмического воздействия по методу Ш.Г.Напетваридзе.
1.3. Определение дополнительного давления в напорном водоводе от сейсмического воздействия по методу Никагава.
1.4. Определение дополнительного давления в напорном водоводе по сейсмическому давлению на входном сечении водовода.
1.5. Анализ методики СНиП II7 по определению дополнительного давления в напорном водоводе от сейсмического воздействия

1.6. Описание шкалы интенсивности землетрясения .

1.7. Анализ характеристик реальных землетрясений

1.8. Сопоставление максимальных значений V, полученных с реальных велосиграмм со значениями, полученными на аналитических моделях
1.9. Изменение скорости распространения волны гидроудара в зависимости от облицовки водовода
1 Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ
РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В НАПОРНЫХ ВОДОВОДАХ ГЭС С УЧЕТОМ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.
2.1. Теория расчета гидроудара в напорных водоводах ГЭС с учетом упругости
2.2. Преобразование уравнений неустановившегося движения жидкости по методу характеристик.
2.3. Алгоритм применения уравнений упругого гидравлического удара для численного расчета переходного процесса в напорном водоводе
2.4. Учет сейсмических колебаний в численном расчете переходного процесса в напорном водоводе
2.5. Преобразование уравнений неустановившегося движения жидкости по методу характеристик с учетом сейсмической составляющей скорости
2.6. Граничные условия, применяемые для численного расчета переходного процесса в напорном водоводе с учетом сейсмического воздействия.
2.7. Влияние открытия турбины на колебания расхода в напорном водоводе при сейсмическом воздействии.
2.8. Анализ влияния длины участка водовода с сейсмическим воздействием на значение гидроудара.
2.9. Учет вертикального участка водовода при задании сейсмического воздействия.
2 Влияние местного изменения площади сечения водовода на переходный процесс
2 Выводы.
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА МАКСИМУМЫ
ДАВЛЕНИЯ В НАПОРНЫХ ВОДОВОДАХ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
3.1. Влияние действующей балльности землетрясения и условия возникновения резонанса системы.
3.2. Характер увеличения давления у закрытой турбины во времени при возникновении резонанса.
3.3. Определение расчетной продолжительности сейсмического воздействия, задаваемого гармоническим колебанием.
3.4. Влияние начального напора в водоводе
3.5. Влияние начального расхода водовода на колебания давления при сейсмическом воздействии.
3.6. Влияние длительности сейсмического воздействия.
3.7. Анализ степени консервативности системы
3.8. Технология использования разработанной методики учета сейсмического воздействия применительно к расчетам напорных систем конкретных гидроэнергетических объектов
3.9. Выводы.
ГЛАВА 4. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В НАПОРНЫХ СИСТЕМАХ С
УРАВНИТЕЛЬНЫМИ РЕЗЕРВУАРАМИ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ
ВОЗДЕЙСТВИЯХ.
4.1. Введение. Анализ реализованных напорных систем с уравнительным резервуаром
4.2. Отражение и преломление волны гидроудара в узле примыкания уравнительного резервуара в зависимости от конструкции
4.3. Влияние типа уравнительного резервуара и длины напорной деривации на характер переходных процессов от сейсмического воздействия в турбинном водоводе
4.4. Влияние типа уравнительного резервуара и длины напорной деривации на переходные процессы от сейсмического воздействия в деривационном водоводе
4.5. Переходные процессы от сейсмического воздействия в длинном напорном водоводе без уравнительного резервуара.
4.6. Выводы
ГЛАВА 5. ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ КОЛЕБАНИЙ В НАПОРНЫХ
ВОДОВОДАХ ГЭС ОТ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.
5.1. Введение
5.2. Математический аппарат частотного анализа динамических систем
5.3. Линеаризованное уравнение гидротурбины и анализ его
коэффициентов.
5.4. Передаточная функция напорного водовода с учетом упругости
5.5. Частотные характеристики системы водовод турбина для сечения, примыкающего к турбине.
5.6. Частотные характеристики системы водовод турбина для произвольного сечения по трассе.
5.7. Анализ формы частотных характеристик системы водовод турбина.
5.8. Привязка значений коэффициента передачи к условиям сейсмического воздействия.
5.9. Анализ амплитудночастотных характеристик системы водовод турбина.
5 Выводы.
ОБЩИН ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Бурное развитие гидротехнического строительства вызвало необходимость исследования вопросов сейсмостойкости, как плотин, так и других гидротехнических сооружений, а также разработки методов учета сейсмических нафузок при проектировании. На первом этапе формирования теории сейсмостойкости сооружений была разработана статическая теория ,,, предложенная в г. Омори. Эта теория учитывает лишь влияние интенсивности землетрясения и конструктивные особенностей сооружения. Сами сооружения принимаются при этом как абсолютно жесткие. В качестве исходных данных для расчета по статической теории Омори необходимо знать максимальное значение сейсмического ускорения грунта, приписанное баллу землетрясения по шкале сейсмичности, конструкцию сооружения, вид материала, а также характер распределения масс в самом сооружении. Вопрос о закономерности сейсмического движения основания игнорируется. Лтд 1. Не смотря на такую ограниченность предпосылок, статическая теория сейсмостойкости сьнрала прогрессивную роль. Она способствовала внедрению инженерных методов расчета сооружений на сейсмостойкость. Следующий шаг в развитии статической теории сейсмостойкости сооружений был сделан японским специалистом Мононобе 8, принявшим в качестве закономерности сейсмического движения грунта синусоиду и решившим поставленную задачу по методам динамики сооружений. Здесь уже, кроме интенсивности землетрясения и закономерности движения грунта учитывался и третий фактор соотношение частот свободных и вынужденных колебаний сооружения. Анализ последствий японского землетрясения года показал, что статическая теория сейсмостойкости не в состоянии объяснить главные особенности поведения сооружений при землетрясениях. К таким особенностям можно отнести массовое разрушение высоких и гибких сооружений в сечениях, расположенных выше, или в пределах средней трети их высоты, значительные повреждения или разрушения массивных сооружений косыми или горизонтальными трещинами сдвига, факты подпрыгивания или горизонтального смещения и г. Все это указывало на необходимость разработки динамической теории сейсмостойкости сооружений. Значительный вклад в этом направлении был сделан К. С. Завриевым , считавшим, что в начальный момент землетрясения сейсмическое ускорение грунта претерпевает разрыв. Это условие привело к тому, что в качестве закономерности сейсмического движения грунта была принята косинусоида, что соответствует эффекту сейсмического толчка на жесткое сооружение. Кроме того, такая закономерность сейсмического движения
грунта в наилучшей степени соответствует механизму возникновения тектонического землетрясения, который состоит в следующем. В глубинах Земли постоянно накапливаются упругие напряжения, воспринимаемые горной породой. В тот момент, когда достигается предел прочности горных пород, возникает разрыв, по которому происходит разрядка накопившихся напряжений. При этом потенциальная энергия переходит в кинетическую и в форме упругих волн распространяется во все стороны от разрыва очага землетрясения, а достигая поверхности Земли, ощущается там в форме подземного толчка и колебаний почвы. Считая, что в данных условиях можно исходить из теории распространения плоских упругих волн, Ш. ФхСрО, 1. Ср скорость распространения сейсмических волн продольных или поперечных г продолжительность пробега волн Ф функция, удовлетворяющая волновому уравнению. Определение дополнительного давления в напорном водоводе от сейсмического воздействия по методу Ш. В водопроводящих гидротехнических сооружениях, работающих под напором напорные наземные и подземные трубопроводы, напорные туннели, возможно возникновение дополнительного давления воды от сейсмического воздействия . Если рассматривать в качестве примера наземный трубопровод, то, очевидно, что сейсмическое повышение давления может быть обусловлено только воздействием инерционных сил, возникающих в воде. Учитывая совместные сейсмические смещения грунтовой среды и воды, Ш. В 1. Искомое дополнительное сейсмическое давление получено подстановкой 1. Фс x,x9 1. Рс 0 Лрк С x. В 1. А атах коэффициент сейсмичности, характеризующий балльность землетрясения. X , 1. Со скорость распространения упругой волны в водоводе.