摩擦系数对水电站垫层蜗壳结构特性的影响

结合某水电站垫层蜗壳结构,针对蜗壳与垫层、蜗壳与混凝土之间的摩擦系数对蜗壳结构特性的影响进行了三维有限元分析。结果表明,蜗壳与垫层之间的摩擦系数对蜗壳外围混凝土的应力、结构位移的影响很小;蜗壳与混凝土之间的摩擦系数对结构位移影响甚微,但是对蜗壳下半周混凝土的应力和配筋影响较大,尤其在底部位置,当摩擦系数由0.25增大到0.60时,环向应力平均增幅约为14%,配筋面积平均增幅达到30%左右。此前已完成的许多研究中将此摩擦系数取为0.25,根据相关实验研究该值偏小,对蜗壳外围钢筋混凝土结构是偏不安全的。因此,在垫层蜗壳结构的接触非线性计算中,应选择合理的蜗壳与混凝土之间的摩擦系数。     

白鹤滩水电站垫层蜗壳结构设计

根据白鹤滩水电站垫层蜗壳实际情况,针对蜗壳外围混凝土结构、垫层铺设方案、结构变形、混凝土开裂及配筋等方面进行了针对性研究和计算分析,给予工程设计一定的指导。计算分析表明:白鹤滩蜗壳垫层的铺设有利于减小混凝土开裂和损伤,混凝土贯穿性损伤区域不大,并且裂缝宽度可满足《水工混凝土结构设计规范》(DL/T 5057-2009)的要求。考虑混凝土开裂后,发电机基础上抬量及其沿圆周分布的不均匀程度相比于线弹性条件下有所增大,但不会导致机组运行受到不利影响。     

重复荷载作用对完全联合承载蜗壳结构的影响研究

完全联合承载蜗壳(又称直埋式蜗壳)具有明显的优势,但在我国工程中应用很少,其中重复加载下蜗壳外围混凝土材料强度退化是此结构设计中最为关心的问题之一。运用ABAQUS程序对三峡水电站完全联合承载蜗壳结构进行了非线性有限元计算,通过计算重复荷载作用下的损伤累积,得到了重复荷载作用后混凝土损伤的发展情况、钢材的应力以及结构位移的变化规律。结果表明:在重复荷载作用下,钢蜗壳和外围混凝土中的钢筋应力可以满足材料抗力的要求,混凝土最大裂缝宽度一般不超过0.25 mm,能够满足规范的限裂要求。     

垫层材料对蜗壳混凝土温度应力的影响研究

以白鹤滩水电站工程垫层蜗壳为例,采用有限元软件ANSYS,考虑混凝土徐变,研究了聚氨酯软木垫层材料厚度、垫层下末端铺设角度、垫层上末端距机坑里衬距离、垫层弹性模量、垫层导热系数等对蜗壳混凝土环向温度应力的影响规律;结果表明垫层材料尺寸与性能对蜗壳外围混凝土环向温度应力均有影响,其中以垫层下末端铺设角度、垫层上末端距机坑里衬距离及垫层导热系数最为敏感。     

混凝土蜗壳有限元分析研究

混凝土蜗壳是形状复杂的空间结构，对蜗壳进行计算分析是比较困难的，以一出现裂缝的混凝土蜗壳为例，阐述4种不同有限元模型的建模方法，在对混凝土蜗壳温度场和应力场耦合分析的基础上，对比不同有限元模型的特点和计算结果的差异，探讨了裂缝治理后蜗壳的应力状况，对经裂缝治理后的蜗壳抗裂能力作出评价，得出了一些有意义的结论。     

设置软垫层坝后背管结构非线性分

坝下游面钢衬钢筋混凝土管道是近30年来应用最广的压力管道型式之一,其工作机理是允许外包混凝土开裂，但要限制裂缝宽度。以三峡水电站坝后背管为例，借助有限元软件ANSYS建立了设置软垫层坝后背管有限元模型，计算分析了设置软垫层坝后背管结构应力状态，并与结构模型试验对比。结果表明：坝后背管设置垫层能有效减小钢管向外围混凝土传递的内水压力，降低混凝土拉应力峰值，改善外围混凝土结构的应力状态，提高钢管的承载比。随着垫层弹模的降低、厚度的增大，这种效应更加明显。对设置软垫层的范围提出了优化建议。     

混凝土受拉软化特性对完全联合承载蜗壳非线性有限元分析的影响研究

完全联合承载蜗壳是一种为解决高HD值蜗壳结构钢衬厚度过大并保证其整体安全性的结构形式,但在我国工程中应用很少.三峡电站完全联合承载蜗壳由于结构尺寸大、HD值高,其工作机理复杂,结构分析难度较大.运用ABAQUS程序对该蜗壳结构进行了非线性有限元分析,比较在不同的混凝土材料软化特性曲线方案下的混凝土结构损伤情况及钢衬和钢筋应力,为结构三维非线性计算采用何种软化曲线计算以及钢筋的合理化配置提供依据.     

垫层蜗壳钢衬-混凝土结构接触数值仿真分析

为研究水电站垫层蜗壳结构中钢衬-混凝土之间的接触特性对整体结构的影响,采用考虑滑移摩擦的面面接触模型及传统共结点模型分别对垫层蜗壳结构进行计算,将两种模型计算结果与水电站实际测试数据进行对比。结果表明,采用考虑滑移摩擦的面面接触模型计算得到钢蜗壳及外围混凝土的应力分布及变形情况较均匀,有效的解决了常规共结点模型中垫层末端处应力集中和变形较大的问题,也更加符合实际测验数据。同时,计算出的混凝土承载比相对较小,能真实的反映钢衬和混凝土之间内水压力比例,也能更加准确的判定整体结构的稳定性。由此可知,垫层蜗壳结构采用考虑滑移摩擦接触的面面模型可以更加合理的模拟钢蜗壳及外围混凝土实际的接触特性及真实传力特征,可为垫层蜗壳结构设计与刚强度分析提供一定的参考。     

大型水电站厂房蜗壳结构型式研究

以某大型水电站厂房蜗壳结构型式研究为背景分别从静力、动力2个方面论述了不同型式的蜗壳结构对电站结构的影响。得出结论认为不同的蜗壳结构型式对电站厂房结构的影响差别主要集中在静力方面，垫层蜗壳方案下，蜗壳周边应力分布不均，对于蜗壳下部混凝土应力状况改变不大，打压蜗壳更有利于减小蜗壳周边混凝土应力，而各种蜗壳结构型式对厂房整体结构的自振特性与动力响应影响较小。     

瀑布沟水电站泄洪洞进口闸室结构

考虑三维初始应力场，采用三维非线性弹塑性有限单元法，分析了闸室结构整体和闸室典型断面的受力特性；估算了混凝土衬砌裂缝宽度，按极限状态进行了抗震分析；计算分析了结构整体受力特性，分析了结构抗震的薄弱部位；结合抗震规范要求，针对性地提出了闸室结构抗震措施，建议设计应考虑从结构体型、混凝土标号、加强配筋等方面采取措施，可保证结构抗震安全。     

特高心墙堆石坝基础混凝土垫层受力特性研究

目前我国已规划设计的200 m级以上特高心墙堆石坝,除深厚覆盖层上240 m高的长河坝外,其余工程均清除心墙基础部位全部覆盖层和软弱岩层,并浇筑混凝土垫层找平。混凝土垫层作为防渗心墙与基岩的连接部位,其受力情况复杂且影响因素较多。通过有限元数值计算,研究某315 m特高心墙堆石坝基础混凝土垫层的应力变形状态。计算结果表明:对于“V”形深切峡谷的特高心墙堆石坝,上覆坝体压力大部分传至岸坡,混凝土垫层在左、右岸中下部变形较大,将导致河床中部混凝土垫层横河向拉应力增大;上覆坝体压力以及防渗心墙拱效应等原因将导致混凝土垫层在心墙与反滤交界位置顺河向拉应力增大;合理设置垫层结构纵缝、适当增加垫层厚度等措施可有效降低混凝土垫层拉应力。     

新疆尼勒克沟预应力矩形渡槽结构静力分析

通过运用三维有限元法对预应力混凝土渡槽结构的受力性能进行分析,对预应力钢筋混凝土渡槽的非线性特性进行了数值模拟,将得到的数值模拟解与按结构规范计算的结果比较表明:内力及配筋分布比较合理,混凝土应力满足规范要求。依此证明所采用的渡槽结构形式及尺寸、预应力筋的布置方案是合理的,渡槽结构应力、变形满足规范要求。     

围岩特性和衬砌厚度对衬砌混凝土在设置垫层下温控影响研究

基于有限元分析软件ANSYS,在溪洛渡泄洪洞有压段衬砌混凝土设置垫层的情况下,对不同围岩弹性模量和衬砌厚度进行仿真模拟。通过比较不同衬砌部位,不同点位的最高温度、最大内表温差、早期最大拉应力等,针对围岩弹性模量和衬砌混凝土厚度的变化对衬砌混凝土温度和温度应力的影响进行了分析。研究结果表明,①不同围岩弹性模量下,相同温控措施下衬砌混凝土温度场大致相同。较好围岩会增大早期衬砌混凝土的最大拉应力,减小最小抗裂安全系数,必须采取严格的温控防裂措施,防止早期裂缝。②相同温控措施下,衬砌混凝土越厚,最高温度越高,最大内表温差越大。较薄衬砌混凝土会增大早期衬砌混凝土的最大拉应力,减小最小抗裂安全系数,温控防裂措施要求严格。     

垫层浇筑完工后停工时长对坝体温

水利水电混凝土坝工程施工过程中，经常由于基坑开挖、导截流施工、固结灌浆施工及其它不可见因素，导致垫层混凝土浇筑完工后停工数日。针对金安桥碾压混凝土重力坝8号厂房坝段在垫层浇筑完工后停工时长不同的情况下，利用三维有限元分析方法对坝体温度和温度应力进行敏感性分析，结果表明，停工时间越长，对坝体的温控防裂越不利，越容易产生裂缝，从而提出了减少停浇时间甚至不停工，即间歇3d进行施工的建议，而且此方案能缩减工期。     

基于ANSYS的地下厂房机墩组合结

使用ANSYS有限元结构分析软件，建立水电站地下厂房机墩组合结构的计算模型,分析研究了结构在外力作用下的变形特性和应力分布规律；按照《水工混凝土结构设计规范》(SL/ T191—96) 关于正截面偏心受压承载力计算的计算理论,采用FORTRAN－90语言编制了配筋实用计算程序, 并在有限元计算结果的基础上，使用计算程序对机墩结构进行了配筋，大大提高了计算精度和工作效率，计算及配筋结果均合理可靠，计算方法和计算成果可供设计单位参考。     

江坪河溢洪道预应力边墩三维有限

基于三维有限元数值模拟技术,对江坪河水电站溢洪道控制段边墩进行了整体空间应力与变形分析,得到了其典型工况下结构的整体位移、周边缝变形和结构重要部位的应力分布规律。根据有限元计算结果,评价了边墩混凝土结构的预应力效果,并探讨了锚块底部与相应闸墩顶面两种不同接触方式对结果的影响,为结构的设计、施工提供参考依据。     

复杂隧洞衬砌结构的三维有限元分析及结构配筋

针对复杂隧洞衬砌结构,提出了基于数值分析的内力求解和配筋方法。首先,给出了分析与围岩接触的复杂混凝土结构受力的三维有限元方法,并考虑围岩与衬砌联合承载,提出了荷载分配系数的计算方法。其次,采用基于有限元分析的应力图形法配筋:通过结点应力插值生成问题域内应力场;在自动生成的配筋截面上积分以计算内力;基于修正的内力结果在配筋截面上进行配筋计算并输出图形。最后将该方法应用于某引水隧洞的衬砌结构分析与配筋,说明了该方法的有效性。     

充水保压钢蜗壳外围混凝土应力分

采用三维有限元技术，在分析施工过程钢蜗壳充水保压支撑的基础上对简化方法和仿真方法进行综合研究。结果表明，2种方法中，简化算法偏保守。同时，钢蜗壳与外围混凝土的接触状态和施工过程中钢蜗壳的支撑方式对混凝土的应力有着重要的影响。结论对水电站厂房的设计、施工有重要的参考价值。     

狭窄河谷碾压混凝土高拱坝分缝形式研究

特殊的地理条件使得西部地区形成了许多狭窄河谷,对于这些狭窄河谷,修建碾压混凝土高拱坝具有节约水泥用量、简化施工工艺、加快施工速度和工程造价低等优点。而狭窄河谷碾压混凝土高拱坝在施工及运行期可能会因为过大温度应力从而产生危及坝体安全的贯穿性裂缝,解决此问题的方法之一是在坝体上设置结构缝。立洲碾压混凝土拱坝最大坝高为132 m,为世界级高碾压混凝土拱坝。根据立洲碾压混凝土拱坝地质力学模型试验结果,得出坝体需设缝的必要性。随后采用三维有限元数值计算方法,通过建立立洲碾压混凝土拱坝三维有限元分析模型,探讨、评价各分缝方案中在正常运行期坝体的应力、变形特征。在此基础上,通过超载至模型失稳破坏,研究不同分缝形式下坝体的开裂破坏特性,找出一种相对较优的坝体分缝方案,以期能为工程的设计提供一些参考。     

水工隧洞地震反应影响因素分析

利用ANSYS有限元软件对大岗山水电站尾水隧洞进行地震反应数值模拟,采用振型反应谱法,考虑了隧洞正常运行充水工况下的地震反应。模型为二维平面模型,采用plane 42单元划分网格,两侧宽度和底部厚度分别为隧洞宽度和高度的10倍,围岩类别为Ⅲ类,衬砌为C20混凝土,两侧和底边边界采用法向固定约束,在此基础上分别计算不同类别围岩下、衬砌弹模变化的情况下以及固结灌浆对衬砌应力和变形的影响。结果表明围岩类别的变化对衬砌应力和变形有较大的影响,而衬砌弹模变化或固结灌浆时,衬砌应力和变形的变化相对较小。根据计算结果提出一些建议措施。