李元浪

(吉安市水利水电规划设计院，江西 吉安 343000)

1 工程背景

某水电站输水发电系统进水塔位于水库大坝上游靠近右岸的部位，设计为岸塔式结构，其基建面高程为685 m，塔顶高程为740.5 m，排架顶高程为764.3 m，总塔高为79.3 m。进水塔由底部的塔体和上部排架两大部分构成，上部排架高度为24.3 m，其排架柱截面为1.2 m×1.2 m，横梁尺寸为1.5 m×1.2 m；排架的顶层厚度为0.2 m。按照原施工设计，进水塔的塔体和排架均采用C30混凝土。相对于下部结构，进水塔的上部排架无论是结构质量还是结构刚度均较小，是地震应力作用下最容易遭受破坏的部分[4]。显然，在排架结构遭受破坏的背景下，进水塔的正常运行乃至电站的整体安全都将受到严重威胁，因此其抗震结构设计就显得尤为重要[5]。基于此，本次研究试图通过数值模拟的方式，对地震作用下的混凝土排架H型截面型钢结构设计方案进行优选研究，以期为工程设计提供一定的借鉴和参考。

2 有限元计算模型的构建

2.1 模型的构建

ANSYS有限元软件是美国ANSYS公司推出的一款大型商用工程仿真设计软件，具有多种分析功能，其在岩土力学以及结构分析等方面获得广泛的应用，同时也取得了良好的模拟研究效果。因此，本文利用ANSYS有限元软件进行数值计算模型的构建[6]。

结合相关研究成果和工程实际，进水塔结构的整体模型范围为基础的上下游、左右岸以及深度各取1倍塔高。模型的计算边界条件为：进水塔的上下游和左右侧面按照施加竖向位移条件，模型的底部按照固定边界条件处理，施加全位移约束，模型的上部为自由边界条件。……