低水头水力资源开发程度尚低,贯流式水电站在低水头水资源开发中具有不可替代的作用和优势。灯泡贯流式水电站厂房其本身不仅是发电建筑物,又是挡水建筑物,在河床式水电站实际工程中应用广泛。在灯泡贯流式水电站厂房设计研究中,流道新老混凝土界面连接方式,机组管型座混凝土受力和损伤特性,厂房结构的抗震性能等均是工程建设中的关注重点。因此,本文基于某灯泡贯流式水电站实际工程,开展了流道新老混凝土接触非线性分析,管型座混凝土材料非线性分析以及GIS室结构地震时程分析等,主要研究内容如下:(1)采用接触非线性分析理论,研究了流道新老混凝土连接界面在不同处理方式下的结构受力特性,结果表明:采用植筋方案优于采用凿毛或界面剂方案,在新老混凝土连接界面植入钢筋后,增强了一、二期混凝土的整体性,能充分发挥新老混凝土之间的粘结-摩擦特性,降低二期混凝土拉应力数值和范围,该方案得出的应力和位移结果与一、二期混凝土整浇方案规律相似。(2)对接缝面优化方案和植筋率的深入分析表明:优化方案一期混凝土能提供较大的抗力,对降低流道二期混凝土拉应力数值和分布范围,减小变形量有利。合适的植筋率不仅有利于增强流道一、二期混凝土整体性,提高联合承载的能力,还能降低混凝土接合面缝隙值。因此建议采用优化方案的接缝面型式,并考虑植筋,以充分发挥混凝土抗力,保证机组的正常运行。(3)考虑管型座混凝土的材料非线性和钢筋的联合承载作用,对管型座混凝土进行了更加深入的分析,结果表明:管型座混凝土损伤区域主要集中在管型座混凝土流道下游顶、底部以及发电机组吊物孔下游转折处;损伤区域先沿着管型座立柱孔发展,在立柱孔下游处有贯穿性损伤产生,且流道顶部损伤值大于底部,其他部位混凝土未出现明显损伤。此外,适当优化管型座混凝土配筋率有利于更好地发挥钢筋混凝土联合承载特性。(4)通过对管型座混凝土超载分析发现:随着内水压力超载施加,管型座立柱孔下游侧首先产生整体贯穿性裂缝,在管型座混凝土顶、底部区域和厚度变化区域有较大范围的损伤;当内水压力达到4.0P时,在两侧腰部外侧由于变形较大而出现拉损伤,此时钢筋已经屈服。通过超载能力分析可知,特征点位移值随荷载基本呈现线性变化的规律,管型座混凝土结构具有较大的超载能力,超载系数为3.83以上。(5)对厂房结构进行地震响应分析后发现:真实模拟混凝土的非线性特性有利于分析结构的损伤值和损伤位置,分析结构震损情况,做出合理的抗震性能评价。当厂房结构遭受不同地震动峰值加速度地震,钢筋尚未屈服时,结构动位移值随地震峰值加速度的提高大致呈现线性增加,GIS室结构铅直动位移值受其影响敏感性更低。(6)通过对厂房整体结构进行自振分析和共振校核后发现:考虑混凝土开裂后,结构自振频率有所降低,特别是对于考虑混凝土材料非线性后损伤较大的GIS室,当出现GIS室单独振型时自振频率降低较为明显,但对厂房整体振型影响较小。