鲜兴灌区渠首泄洪闸闸室结构有限元分析

以黑龙江省鲜兴灌区渠首改造工程新建的泄洪闸为研究对象,利用三维有限元软件ANSYS建立了闸室结构与地基的整体模型,通过完建期、灌溉期、校核洪水位以及冻胀工况4种工况对闸室结构进行有限元分析,得到闸室结构的应力和位移值;对比分析了4种工况条件下不同荷载组合的闸室结构应力和位移分布规律.结果表明:该闸室结构的位移变化主要以沉降为主,4种工况沉降量普遍较小,最大、最小竖向位移分别为12.069和1.553 mm,未超过规范允许值,均出现在冻胀工况;最大拉应力为1.21 MPa,最大压应力为1.25 MPa,符合设计要求,分别出现在冻胀工况和校核洪水位工况.冻胀工况时靠边墩上游一侧底板顶部有应力集中的现象,需要对其提高配筋率,增加水闸结构整体稳定性.该泄洪闸结构的工作性态良好,能保证安全稳定运行.     

腊寨水电站混凝土重力坝运行期应力分布仿真计算

为了研究重力坝运行期各工况应力分布情况,以腊寨水电站混凝土重力坝为研究对象,通过非线性弹塑性有限元法进行重力坝运行期各工况应力分布仿真计算,同时采用《混凝土重力坝设计规范》(NB/T 35026—2014)计算并与有限元计算结果进行对比分析.结果表明各静态工况中,最大拉应力和压应力均发生在溢流表孔坝段模型下的正常蓄水位工况,最大拉应力为2.82 MPa,作用位置为坝踵周围,最大压应力为2.51 MPa,作用位置为下游坝趾处,而挡水坝段的压应力值为1.84 MPa,作用位置在洞室周围;各抗震工况中,最大拉应力发生在挡水坝段模型下的"正常+地震"工况,其值为4.01 MPa,作用位置为闸墩与溢流面结合处周围,超出了混凝土的动态强度,需要对其进行配筋;最大压应力发生在冲沙孔坝段模型下的"正常+地震"工况,其值为3.25 MPa,作用位置为边墙周围,小于混凝土的抗压强度.有限元计算比《混凝土重力坝设计规范》计算得到的应力小,能基本反映结构实际受力情况,据其选定的混凝土结构为较优结构.     

闸墩温度应力的计算及控制措施探讨

对当前水闸设计理论中闸底板的温度应力产生的原因、过程以及作用结果进行了分析探讨，并提出了一些相应的计算方法和减小温度应力的控制措施。     

不同结构形式水工隧洞温控特性分析

水工隧洞大多采用城门洞形和圆形断面,城门洞形底部一般为平板。实际工程中,施工期温度裂缝大多发生于城门洞形结构的边墙和圆形结构的边顶拱,底板和底拱的裂缝较少,差异明显。基于三维有限元软件ANSYS,以乌东德水电站发电洞为研究对象,对不同结构形式衬砌混凝土施工过程中的温度场和应力场进行仿真计算,研究了衬砌混凝土温控特性。结果表明,结构形式和长度对衬砌混凝土温度场影响较小,对应力场和抗裂安全系数影响较大;结构长度相同,曲率越大,拉应力值越大,抗裂安全系数越小;结构形式相同,结构长度越长,拉应力值越大,抗裂安全系数越小。研究成果为水工隧洞衬砌混凝土施工期温控防裂设计和施工提供了重要参考。     

铰接底板在马颊河裴庄蓄水闸中的

马颊河属海河流域，干流节制闸多采用钢筋混凝土钻孔灌注桩基础。在马颊河裴庄蓄水闸的设计中，分析比较了大底板基础、钻孔灌注桩基础等传统水闸基础的优缺点，根据软土地基的特点，创新采用了铰接底板基础。通过将水闸底板上的垂直贯通缝改为交错搭接缝，使这种缝不传递弯矩，只传递剪力，作用相当于“铰”。铰的存在既降低了底板中的应力，从而减小了整体式底板的厚度，同时又可传递垂直荷载，增强了缝两侧底板的联系，保证了结构的整体性，克服分离式平底板整体性差的缺点。这种新型的水闸结构型式，结构简单，传力明确，改善了水闸底板的受力条件，降低了工程造价。     

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。     

基于ANSYS的小型柴油机曲轴应力分析

用ANSYS前处理建立曲轴三维实体模型、网格划分 ,划分结果译码成有限元计算需要的数据。对曲轴受拉、压两种工况进行计算 ,经载荷和约束处理 ,应力结果由ANSYS求解器得到 ,利用已知应力对曲轴强度进行校核 ,校核结果和实际情况一致     

江坪河水电站无压泄洪洞衬砌混凝土冬季施工温控方案优选

为研究江坪河水电站无压泄洪洞冬季施工温控防裂的问题,采用三维有限元法模拟施工过程与温控措施,对1.5 m厚衬砌混凝土冬季施工基本工况、基本工况表面保护、封闭洞口、延长拆模时间4种工况进行了仿真计算.综合分析比较各工况特定断面的表面点在不同时间的温度应力值,得出结论:在冬季施工中为有效防止混凝土温度裂缝的产生,对底板、边墙宜采取表面保温保护措施.江坪河泄洪洞冬季施工各工况的温控方案的优选,可以为泄洪洞衬砌混凝土施工提供参考,对提高施工质量,降低施工成本有着重要的意义.     

桑郎拱坝三维有限元应力分析

采用线弹性三维有限元分析计算桑郎拱坝在三种不同荷载组合下的应力状况,并采用有限元等效应力法对其角缘处所发生的主应力集中进行了修正,最后将修正后的结果与拱梁分载法所得的结果进行了比较。结果表明：有限元等效应力法求得的主应力值和拱梁分载法计算的主应力值基本相当,满足大坝有限元应力控制标准。     

黄沙水电站拱坝设计与施工

对黄沙单曲拱坝的坝体结构应力应变作了拱梁分载法和ANSYS三维有限元分析计算,并且进行了等效应力核算。计算结果表明,坝体应力变形满足安全要求。同时对大坝的基础开挖和坝体施工作了详细的介绍。     

龙滩水电站左岸拐弯坝段动力结构

基于线弹性三维有限元法，采用振型分解反应谱法，对龙滩水电站左岸拐弯坝段设小机组进水口方案和取消小机组方案分别进行了动力计算分析，研究了该坝段的位移和应力分布规律。结果表明:两种方案下的位移变化规律一致，总位移最大值出现在坝顶的同一位置；坝体主要截面的坝踵处出现了较大的拉应力，坝趾处也出现了不常规的应力集中现象，但拉应力区域都很小；各截面的最大压应力都在混凝土抗压强度之内；该坝段满足抗震要求。     

云龙河拱坝施工过程的三维有限元

采用三维弹塑性非线性有限元法，对云龙河拱坝施工过程的实际浇筑、封拱和水库蓄水过程的坝体应力及变形进行了仿真分析，同时分析了施工过程的坝肩层间错层带的变形。计算结果表明施工过程的坝体变形较小，坝体有限元等效应力满足规范要求，坝肩层间错层带错动变形很小，说明大坝结构设计合理，坝肩无错动危险。计算成果为工程项目的实施提供了技术依据，同时对类似工程分析具有借鉴作用。     

河沟头渡槽50m跨预应力引槽箱梁槽身结构设计

河沟头渡槽是黔中水利枢纽一期工程总干渠上的一座关键建筑物,其引槽为50m跨预应力箱梁结构,采用箱形断面构造及三向预应力体系,具有自重轻、跨度大、承载力高、经济性优、施工简便等特点,使得50m级简支梁式渡槽仍然能保持较强的抗裂能力。结合渡槽自身受力、运行等特点,分别按照公路、水利行业有关规定开展相应计算分析,计算结果表明,在正常使用状况下槽身纵向最小正应力1.151MPa,不考虑竖向预应力钢筋情况下最小主拉应力-0.31Mpa,最大正压应力10.09MPa,水荷载导致的槽身下挠12.3mm,纵向预应力钢筋最大永存应力1207.07MPa,均能很好地满足各自体系的要求。     

水工弧形闸门流激振动的改进简化力学模型

对弧形闸门危害性的流激振动进行振动控制，其中前提之一是对闸门模型做适当的简化。利用三维有限元方法计算的结构动力特性与简化结构动力特性相等的原则修正弧形闸门简化力学模型，并确定了等效的弧形闸门三维简化结构模型和系统参数。分析和计算表明，建立的简化三维力学模型较好地反映了弧形闸门结构的动力特性和随机脉动压力下的振动反应，可用于安装阻尼器的弧形闸门的智能控制设计。     

大跨径混凝土拱式渡槽拱圈设计与施工

由于水利工程承受的静载较大,构筑物多为窄深式结构,一定程度上制约了大跨径结构的运用,国内混凝土拱式渡槽跨度多数为100m以下,交通运输行业超过100m的混凝土拱桥也仅有199座。黔中水利枢纽工程100m以上的大跨径混凝土拱槽有6座,无论从跨度和吊装重量均属水利行业首创,并同时采用预制吊装、悬拼钢拱架和组合落地支架等多种施工方法,6座渡槽的成功实施将为水利行业大跨径拱式渡槽的设计与施工提供参考,并将推动大跨径拱槽(桥)的发展。     

路面对车辆动载响应研究

针对结构为沥青混合料面层、粒料基层和土基层的3层柔性路面体系，建立了路面在车辆动载作用下的有限元分析模型，并应用ANSYS有限元分析软件对层状路面在动载作用下路面的动态响应进行了三维有限元分析。结果表明，路面的疲劳破坏是动载引起的水平应力、横向应力和垂直应力共同作用的结果，水平应力的交变变化是使路面产生疲劳破坏的主要因素。最大水平拉应力和最大横向拉应力在沥青层底部与粒料基层的结合处产生，最大水平拉应变与最大横向拉应变在粒料基层底部与土基的结合处产生。     

河南省钢骨架塑料大棚拱架结构标准化设计研究

为促进河南省塑料大棚的标准化发展，科学指导其设计和建造，以《温室结构荷载设计规范》中规定的河南省18个地区钢骨架塑料大棚为研究对象，利用Ansys Workbench软件分别建立了不同跨度下（8、10、12、14 m）7种常用拱架材料设计的塑料大棚模型，对比了河南省18地区不同跨度不同拱架材料塑料大棚在不同荷载组合下的节点最大应力，筛选出控制荷载和最不利荷载组合，然后利用最不利荷载组合下的承载能力极限状态验算了其安全性，给出了河南省塑料大棚拱架材料规格选型建议。结果表明：河南省18地区中，栾川、南阳、商丘和固始4地塑料大棚的控制荷载是雪荷载，最不利荷载组合为永久荷载+1.2×不均匀雪荷载，其他14地区塑料大棚的控制荷载为风荷载，最不利荷载组合为永久荷载+1.0×风荷载。在河南省18地区中，风荷载是塑料大棚的首要不利荷载，对塑料大棚的安全性影响最大，其次是雪荷载。在建立24个塑料大棚模型，模拟计算河南省18地区最不利荷载组合的节点最大应力，共432组安全性验算分析的基础上，提出了适用于河南省18地区不同跨度塑料大棚不同风荷载等级下的材料规格选择建议，具有广泛的适用性。     

宽顶堰平板压差式量水闸过流规律

灌区水量的测量问题正日益受到关注。对于平原灌区，研究利用以淹没出流为主的工作闸门进行渠道量水具有现实意义。基于孔板式流量计的测流原理，提出一种平板压差式量水闸门。选择不同闸门开度e与闸门上游水深H组合，通过室内试验研究分析了闸孔淹没出流的相关测流规律，得出实用的流量系数经验公式。结果表明，该型闸门结构简单，取压方便，量水精度较高，集水位流量调控与测量为一体，适合应用于平原灌区。     

甘蔗尾茎力学特性试验

为获取甘蔗尾部茎秆的力学特性参数,利用精密型微控电子万能试验机对蔗尾生长点以下1~3节茎秆的拉伸、压缩力学性能进行试验。结果表明:蔗尾节位对抗拉、抗压强度的影响极其显著,抗拉、抗压强度由中部向尾部顶端生长点方向显著减小;蔗尾生长点以下1~3节抗拉强度平均值分别为1.44、2.87、4.72MPa,拉伸弹性模量平均值分别为22.02、27.60、37.09MPa。各节茎秆直径与抗拉强度呈二次函数负相关关系,随着直径的增大,抗拉强度减小。抗压强度平均值分别为4.04、5.22、6.66MPa;压缩弹性模量平均值分别为23.93、25.37、2 4.1 2 MPa;各节茎秆直径与最大压缩载荷之间呈幂函数正相关关系,随着直径的增大,最大压缩载荷增大。试验结果为甘蔗收获断尾机械的设计及建立数学模型进行动力学仿真提供了理论依据。