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大型泵房结构的动力特性分析及优化设计

作　者: 王永祯
导　师: 乐金朝
学　校: 郑州大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 泵房楼板频率有限元法结构优化动力响应
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 17次
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内容摘要

在泵站运行过程中,机组和泵房的共振是最为常见的问题,这种长期持续的强迫振动对泵房内部的仪器影响很大,剧烈振动还会影响到泵站的安全可靠运营。为了避免因共振造成对水泵机组的损害,水泵基础结构的自振频率必须满足水泵机组对基础结构设计的频段要求,以确保水泵机组和基础结构的安全性和可靠性。本文针对某泵房楼板结构设计和施工的实际需要,在现有研究成果的基础上,基于工程结构模态分析的有限元理论、方法和计算分析技术,通过对泵房结构进行三维静、动力有限元计算,了解泵房结构的应力和变形的分布规律,为泵房结构的优化设计提供必要的技术依据。本文的主要研究工作和结论如下：(1)对泵房结构电机层楼板耦合振动问题进行了较为系统的分析,并对计算所采用的数值模型和计算方法的合理性进行了详细的分析和说明。(2)采用有限元方法,对泵房电机层楼板的自振特性进行了计算分析,并对机组和泵房结构进行了共振复核。结果表明：1号和3号机组泵房现有电机层楼板的设计方案均不能够满足设计要求,需要对原有设计方案进行必要的改进和优化,以保证电机能够正常工作。(3)结合电机层楼板结构布置形式的综合优化设计,针对电机层楼板避频设计的需要,通过对几种不同的梁柱布置方案计算分析对优化后的泵房结构进行静动力计算分析,给出了立柱的内力和位移分布情况,为增加的立柱构件的配筋设计提供技术依据。(4)在此基础上,分析泵房结构在正常工作荷载作用下的动力响应,对其在正常使用极限状态下的结构性能进行评价,为保证结构的安全性和可靠性提供技术依据。本文的研究内容紧密联系实际工程需要,研究成果对于保证泵房结构和机组的正常运行安全具有重要的指导作用。本文所采用的理论和方法对于大中型混流式机组泵房的结构设计和施工具有重要的借鉴意义,该方面的研究工作具有重要的实际应用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的主要研究内容  11-13
2 结构动力分析的基本理论  13-17
  2.1 结构的振动方程  13-14
  2.2 特征方程  14-15
  2.3 振型分解方法  15-17
3 泵房结构概况及计算模型  17-27
  3.1 泵房结构概况  17
  3.2 计算模型和材料参数  17-20
    3.2.1 计算模型  17-19
    3.2.2 材料参数  19-20
  3.3 计算荷载  20-23
  3.4 计算假定及边界条件  23-24
  3.5 单元网格的敏感性分析  24-25
  3.6 钢筋对结构自振特性的影响  25-27
4 泵房结构共振校核及优化分析  27-47
  4.1 单个机组泵房结构的模态分析  27-31
  4.2 两个机组泵房组合结构的模态分析  31-36
  4.3 改进电机层楼板频率的优化分析  36-45
    4.3.1 优化方案  36-37
    4.3.2 1号和3号机组泵房增加立柱后泵房结构的模态分析  37-40
    4.3.3 增加立柱后两个机组泵房组合结构的模态分析  40-45
  4.4 小结  45-47
5 泵房结构的静动力计算分析  47-61
  5.1 概述  47-48
  5.2 荷载作用效应组合  48-49
  5.3 泵房结构的静力分析  49
  5.4 泵房结构的动力分析  49-52
    5.4.1 计算荷载及工况  49-52
    5.4.2 泵房结构的动力计算结果  52
  5.5 静动力作用下立柱和小梁的内力计算  52-53
  5.6 简谐动力响应分析  53-60
  5.7 小结  60-61
6 结论与展望  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-65
致谢  65-66
个人简历  66

大型泵房结构的动力特性分析及优化设计

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