随着水电建设的快速发展,我国西部大量在建和待建的大型水电站,都是充分利用高山峡谷的地形修建的。电力输出的变电站、开关站等电力构筑物往往只能建在紧邻水电站厂房的山脚下,山上落石严重时,会对电力构筑物的正常运行及站内工作人员的人身安全构成威胁。电力构筑物是电力生命线工程的重要节点,一旦严重受损或倒塌,造成的综合损失远大于构筑物自身。国内外对于落石冲击作用下电力构筑物的研究寥寥无几,为此探究适用于屋顶和外墙防护材料的缓冲性能和电力构筑物的动力响应十分必要。本文由落石冲击下土垫层缓冲性能的试验研究、落石冲击下S型钢缓冲性能的试验研究和冲击荷载下出线楼的动力响应研究这三部分组成。主要研究内容如下:(1)以钢筋混凝土落锤代替落石,落石自由下落高度分为5 m和10 m,以钢筋混凝土板上铺设的土垫层作为缓冲防护层,厚度选取30 cm、40 cm、50 cm这三种情况,通过冲击试验研究落石的加速度和钢筋混凝土板受到的冲击力随时间的变化关系,以探究不同厚度土垫层的缓冲性能。可知,随着垫层厚度的增加,落石加速度逐渐减小,钢筋混凝土板受到的冲击力也在减小,说明土垫层的缓冲效果随着垫层厚度而增加。分析落石加速度随时间变化关系,可得各工况下冲击作用持续时间约接近0.03 s,运用公式F=ma可计算出落石对铺设有土垫层钢筋混凝土板的冲击作用力。(2)针对构筑物侧墙的防护,提出S型钢+彩钢板作为缓冲垫层方案,通过试验研究落石冲击下这种缓冲防护体系的缓冲性能。试验后对比分析,得出S型钢具有良好的缓冲性能。(3)运用ANSYS软件建立黄河上游某水电站出线楼的有限元模型,对结构进行动力特性分析。然后将计算得到的落石对设有土垫层钢筋混凝土板的冲击作用力加到出线楼顶层,研究不同工况下出线楼结构不同部位的位移、速度、加速度响应。分析后可知,不同厚度垫层下,各个节点的最大位移值、最大速度值、最大加速度值出现时刻分别是一致的。冲击荷载作用节点的动力响应是各个节点中最大的。(4)按照《多层厂房楼盖抗微振设计规范》中的规定,以位移和速度作为室内仪器和设备振动限值的主要控制指标,对电力构筑物内部的电气设备振动作出评价。经评价可知,出线楼的振动满足限值要求。