水电站预应力闸墩三维有限元分析

某水电站溢流坝闸墩承受的荷载以及结构较为复杂，工作弧门推力达18009KN。为了准确了解堰体、闸墩、锚块在各典型运行工况下应力情况，采用三维有限元方法，对该水电站溢洪道控制段预应力中墩进行了整体空间应力与变形分析，得到典型工况下结构的整体位移、变形和结构各重要部位的应力分布规律。研究结果表明预应力闸墩具有整体稳定性，在各种荷载组合效应下整个墩体的应力和变形分布满足设计要求，并根据计算成果评价了混凝土结构的预应力效果。     

预应力闸墩三维有限元分析及其优化方案研究

洋溪水利枢纽工程溢流坝弧门推力达70 000 kN,在国内已建和在建枢纽中位居前列,必须采用预应力闸墩以改善闸墩的应力状态及控制闸墩的变形。采用有限单元法对该工程预应力闸墩进行应力~应变分析,计算对比了3种支承结构形式方案(混凝土深梁式、钢结构深梁式和钢锚块式方案)下预应力闸墩的结构特性和应力状态,据此选取最优方案,并通过优化分析确定了锚索轴向拉力最优设计值。结果表明:钢梁和钢锚块方案中闸墩混凝土拉应力控制效果要优于混凝土深梁方案的控制效果,且钢锚块方案中闸墩颈部压应力分布不均匀,因此选定钢梁方案为优化方案,且建议主锚索轴向拉力控制在3 610 kN。     

密实型索体预应力锚索锚固机理研究

针对密实型索体预应力锚索的锚固机理进行了研究,首先根据该锚索的设计原理和结构建立了简化的力学分析模型。采用有限元方法对锥形管与注浆体间、注浆体与锚孔孔壁间的应力状态进行了较为系统的分析,主要研究了在3 000 k N以上大吨位荷载作用下锥形管、注浆体与锚孔孔壁间的剪应力分布特征。结果表明,在荷载作用下锥形管挤压注浆体时在两者接触面上产生的最大剪应力发生在内锚固段最末端位置,其值随着荷载的增加而逐渐增大。最后,讨论了锥形管布置形式对锚索锚固性能的影响。考虑到密实型索体预应力锚索的荷载传递方式,建议将拉力杆和锥形管多次串接设计以达到进一步分散大吨位锚索荷载的作用。     

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。     

大型预应力混凝土箱式渡槽有限元分析

为了对某大型预应力混凝土箱式渡槽进行有限元分析，在确定计算条件的基础上，分4种工况采用五、六面混合体三维有限元Super Sap计算后处理程序软件，得到了渡槽横、纵竖向应力分布和竖向剪应力分布、跨中槽底竖向位移。结果表明，渡槽预应力锚索布置合理，能满足渡槽结构的应力和变形要求。     

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。     

考虑流固耦合的泵闸组合闸门结构自振特性研究

研究设计了一种新型泵闸组合闸门结构。为避免新型闸门结构低阶自振频率落在水流脉动荷载高能区内而引发共振,建立水体-泵闸组合闸门结构耦合模型,采用ANSYS软件分析结构的动力特性变化规律,分析了闸门上、下游水位及门体结构上潜水泵布置方案等因素的影响。结果表明:随着水位的升高和闸门开度的减小,结构自振频率显著降低;闸门的第一阶振型由沿竖向的整体振动,逐渐转变为面板顺水流方向的弯曲振动;水泵安装个数越多,泵闸组合闸门结构自振频率越低,将水泵集中布置于门叶中部时有利于均衡结构各部位的振动特性,可为该新型泵闸组合闸门结构的设计提供依据。     

小浪底水利枢纽进水塔温度作用分

小浪底水利枢纽集中布置的10座进水塔群，上部为格箱式结构，下部多为大体积的板、墙、墩、梁和柱式结构，兼有大体积混凝土建筑物的特点，由于多层孔道纵横交错，温度作用设计难度很大，简述了温度作用设计中采用的手段和方法。为了解进水塔施工期和运用期最大温度以及温度应力产生的部位和大小，对分缝分块施工布置方案的合理性进行评价，并为温度配筋提供依据，采用平面和三维有限元方法，对大体积混凝土结构进行了施工期和运用期的温度场及温度徐变应力仿真计算分析，对框架结构采用结构力学方法进行了分析。分析表明，进水塔分缝分块施工布置方案是合理的，施工期温控方案是可行的，温度钢筋配置时，在将温度作用与其它荷载按常规组合时，须考虑混凝土开裂对温度效应的影响。     

温度荷载对大型U形预应力渡槽的

U型渡槽由于自重较轻,在施工上相对于矩形渡槽有较大的优势,因此在南水北调工程中具有较大的运用前景,而温度荷载是大型渡槽的重要荷载之一,由于其计算较为复杂,目前对大型渡槽的研究较少.采用三维有限元方法分析了重力荷载作用下的大型U形渡槽的受力特点,给出了相应的预应力钢筋布置方案,并通过瞬态有限元方法计算了夏季日照与冬季寒潮两种最不利工况下的渡槽应力值,并分析了温度荷载对大型U形预应力渡槽的影响。     

露顶式弧形闸门闸坝一体化静动力学研究

针对现有露顶式弧形闸门静动力学分析存在一定简化的问题,应用ANSYS有限元软件对比分析了闸门单体和闸坝一体化的静动力学特性。以某水电站溢流表孔弧形闸门瞬启工况为例,建立了考虑止水摩阻、支铰体系和预应力锚索的闸坝一体化有限元模型。研究结果发现：在静力学方面,两侧止水对闸门各钢结构构件应力影响不大,最大差值为14.08%;闸坝一体化得出的固定支铰应力分布较闸门单体更为合理;锚块对闸门结构整体位移结果影响较大,闸门单体整体位移<不考虑锚索预应力的闸坝一体化整体位移<考虑锚索预应力的整体位移。在动力学方面,考虑流固耦合效应下止水降低了闸门结构的各阶频率;预应力锚索对闸坝一体化动力特性影响较小。     

双曲拱坝坝体结构有限元分析

采用三维弹塑性有限元方法对新坑水库浆砌石双曲拱坝在多种荷载组合作用下的坝体应力及变形进行了多种工况的计算。结果表明，坝体的应力及变形均满足承载要求，但对本工程存在的问题从结构承载的角度分析应进行加固处理，其结论和成果对于其它同类拱坝结构分析具有参考价值。     

渡槽预应力钢绞线布置优化研究

为解决预应力渡槽实际施工中,纵向、环向预应力钢绞线张拉锚固后,预应力损失值高于设计值,不满足内壁不出现拉应力要求的问题,在不改动原渡槽设计体型的情况下,根据原设计渡槽拉应力分布特性,针对性地拟定环向和纵向预应力钢绞线布置优化方案,通过对比分析,确定了经济可行的预应力钢绞线布置优化方案,经过有限元计算复核及现场施工通水后安全监测资料分析,渡槽能够满足应力和变形的各项要求。     

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.     

万安水电站底孔坝段闸墩裂缝研究

采用三维有限元方法对底孔闸墩裂缝成因进行了分析研究，考虑了各种可能产生裂缝的影响因素，并对温降进行了敏感性分析。研究结果表明：闸墩在正常的结构荷载作用下不会产生裂缝，温度骤降是产生裂缝的根本原因。     

亭子口上闸首结构静动力响应分析及深层抗滑稳定研究

采用三维线弹性有限元法对亭子口上闸首进行了静动力响应分析,结果表明位移与应力均在合理范围内。采用平面弹塑性有限元,应用应力代数和法和强度折减法对齿槽位于上闸首上、下游侧2种方案下的坝基进行了深层抗滑稳定分析,表明软弱岩层在各工况组合下的抗剪断系数均满足规范要求,上闸首的稳定是有保证的。     

预应力锚索在二滩电站边坡支护中的运用

预应力锚固技术起始于坝工加固，后逐渐运用到闸墩拉锚、地下洞室支护、高边坡支护及山体加固等。介绍了二滩电站左岸边坡支护工程概况、锚索施工过程，并对锚索钻孔方向控制、围岩灌浆和待凝时间的选择、预应力损失等问题进行了探讨。     

高水头水电站地面明钢管受力特性分析

结合某高水头引水式电站,对地面明钢管在重力、内水压力、温度等荷载作用下的受力特性进行了三维有限元分析。研究表明：对于高水头电站,在正常运行工况下,地面明钢管及其支承环的应力主要由内水压力产生,且应力数值较大,但只要设计合理,管道能满足安全要求;由于伸缩节和滑动支座的设置,使管道在轴向能自由变形,均匀温度作用几乎不产生温度应力;但在不均匀温度作用下,管道将产生比较明显的横向弯曲变形,因此支座应允许一定的横向滑移,且设置横向限位装置,防止产生支座横向推力和管道滑落,特别是在日照强烈的区域,应格外注意。     

洞坪拱坝坝体结构应力三维有限元

采用三维弹塑性有限元方法对洞坪工程主体建筑物双曲拱坝在多种荷载组合作用下的坝体应力及变形进行了多种工况的计算,结果表明,坝体的应力及变形均符合用有限元计算的一般规律，并且进行了等效应力核算，结果在规范允许的范围之内。     

矩形薄腹梁渡槽槽墩温度应力分析

南水北调中线穿黄矩形薄腹梁渡槽方案中，渡槽下部采用薄腹空心墩混凝土承台。在温度荷载与其他荷栽组合时，槽墩的应力情况应得到充分的重视，为此，采用稳定温度场，对槽墩结构进行分析，以解决渡槽槽墩运行期温度应力问题。     

离心泵关死点叶轮结构场分析

为准确得到叶轮在关死点工况下载荷作用应力和变形,对一比转数为46的离心泵关死点工况下的结构场进行了流固耦合数值计算。基于数值模拟结果,预测了流固耦合后关死点扬程,并详细分析了叶轮结构场的变化规律。研究结果表明:叶轮前后盖板靠近隔舌处区域的位移变形和等效应力都为最大;各叶片的位移变形从进口到出口逐渐增大,但各叶片的等效应力最大值并不在叶片出口边。