不同地基弹模对重力坝动力特性的

基于有限单元法,采用振型分解反应谱法对龙滩水电站非溢流坝段在不同地基弹性模量下的动力特性进行了分析,研究了混凝土弹性模量与地基弹性模量的比值与坝体应力、位移、自振频率之间的关系,结果表明：（1）地基越柔坝体自振频率越小;（2）坝体位移随地基弹模的降低而增大;（3）坝体应力受地基弹模影响较大,特别是当混凝土弹性模量与地基弹性模量的比值较大时,尽管能减小坝踵处的拉应力,但坝踵和坝趾处也出现较大压应力;（4）混凝土弹性模量与地基弹性模量的比值在1.0与2.0 之间对坝体动力特性影响相对较小。该结论可供设计、施工和同类工程参考。     

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.     

飞来峡18#坝段坝顶水平位移安全

飞来峡水利枢纽是以防洪为主的大型水利工程，利用观测资料建立数学模型并确定安全监控指标，对于工程安全运行及防洪调度具有重要意义。叙述了混合模型建立的基本原理和方法。运用弹塑性理论，采用平面有限元计算模拟了蓄水过程，分析研究了飞来峡大坝18#坝段坝顶水平位移在各种可能水位组合情况下的变化规律，建立了坝顶水平位移与上下游水位的确定性关系模型，利用实测资料建立了该坝段坝顶水平位移的混合模型。经检验，模型质量较好。利用混合模型拟定了安全监控指标，并据此反演了该坝段混凝土弹性模量。所建立的安全监控指标和反演的坝体弹性模量可为枢纽工程安全运行及防洪调度提供重要依据。     

基于强度折减的大型水电站坝段抗滑稳定性分析

在水电站大坝计算中,坝基深层抗滑稳定问题是决定工程成败的决定因素之一,对水电站安全运行至关重要。针对某大型水电站典型坝段坝基岩体的正常蓄水位工况,采用强度折减方法进行抗滑稳定性分析。计算结果表明:以弹塑性计算不收敛为失稳判据得到的安全系数为2.70,以塑性区贯通和关键点位移突变作为失稳判据得到的安全系数为2.50;并且,坝踵与坝趾特征点位移计算值均指向下游方向,表明坝体有向下滑动的趋势。综合上述分析结果,该坝段在正常蓄水位工况下的整体安全系数应该为2.50左右,无法满足正常工况下3.0的安全度要求,必须对该坝段进行加固处理。     

新疆乌恰尾矿库三维静力有限元稳定性分析

采用基于有效应力法的EFES-3D程序,运用非线性的E-B模型对乌恰县4种尾矿库设计方案进行了边坡稳定分析,求得静应力场、位移场和边坡最小安全系数。计算得出4种工况下的边坡最小安全系数均大于1,说明尾矿库是稳定的。比较四种方案可知,在坝坡坡比1∶6且有排渗措施的工况下,尾矿库的坝坡向河谷方向位移最小,边坡安全系数最大,尾矿库最安全。为此提出选用坝坡坡比较小且设有排渗措施的方案的建议。     

风力发电机组叶片模型气动载荷实验

针对兆瓦级风力发电机组风轮叶片气动载荷实测困难的问题,采用车载法、应变片测试技术,对1.5 MW叶片模型气动载荷进行实验研究.研究结果表明:叶片模型各截面剪应力、拉应力随风速增大而增大,而且呈线性增加;在同一风速下,理想叶片截面的剪应力值相近,拉应力值从叶片根部到叶片尖部逐渐减小;距轮毂中心430mm处截面剪应力、拉应力值远高于其他截面剪应力、拉应力值,表明叶片设计对叶片气动载荷特性有较大影响;为开展兆瓦级风力发电机组叶片动态载荷特性研究提供了可行的途径.     

飞来峡社岗堤水平位移监控指标拟

针对飞来峡社岗堤的结构特点，采用平面有限元结合强度储备法分析研究了大坝特征点坝顶位移变形规律，得出在多种水位组合情况下大坝坝顶的水平位移，并用一元多次回归方法建立了坝顶水平位移与上游水位的关系模型，拟定了该坝段的水平位移安全监控指标。这些水平位移监控指标可供该坝段实际运行观测时参考，为监控大坝安全运行提供了重要依据。     

大型块基型泵房结构力学响应的三维有限元分析

结合镇江市某抽水站,采用有限元方法对其大型块基型泵房结构进行建模,按照工程结构设计时的各荷载工况,对泵房结构的力学响应进行三维有限元分析。根据泵房的位移、应力的最大值和位置以及典型断面的节点处位移、应力值,对泵房结构的位移、应力情况进行分析,并对该抽水站的整体结构设计进行评价。根据后处理结果得到有限元计算的最大拉应力位置和内力值,通过一些典型断面分析产生较大拉应力的位置及其原因。本文的研究对今后类似大型块基型泵站的结构设计具有一定的参考价值。     

高地下水位冻土区抛物线形渠道冻胀力学分析

考虑渠道断面各截面地下水位以及局部几何特性逐点不同的特殊性并结合Winkler假设,提出了高地下水位冻土区抛物线形渠道衬砌法向冻胀力与切向冻结力计算方法及截面内力计算公式.考虑曲梁曲率影响提出基于曲梁理论的截面正应力计算方法及抗裂验算公式.以河北某抛物线形渠道为例,分析衬砌截面轴力、弯矩及应力分布规律.结果表明:轴力自渠顶向渠底中部逐渐增大且均为压力;衬砌板主要在负弯矩作用下凸向内侧,仅在临近渠底时由负变正转而凸向外侧;由于存在拱效应,各截面均以压应力为主,仅渠坡中下部内侧及渠底中部附近外侧出现拉应力从而易导致开裂.分别应用直梁理论和曲梁理论计算衬砌板截面应力并进行对比分析.发现渠底中心附近曲率较大处两者相对误差可达11.78%,且直梁理论的计算结果量值偏小、安全性低,应当基于曲梁理论进行应力分析更加合理.     

猫儿岩拱坝结构计算分析

猫儿岩拱坝建于天然溶洞进口，结构呈不标准圆筒状，四周封闭，其正常蓄水位远高于坝顶高程，属超薄型拱坝。应用三维有限元法对该拱坝进行了结构计算和强度评估分析，结果表明各种工况下坝体各部位的压应力和拉应力值均低于规范规定的允许应力，所有的位移值都较小，具有优良的应力分布规律。     

温度荷载对大坝运行期位移及应力

根据隔河岩大坝的水温和气温等监测资料，采用有限元数值计算方法，分析了大坝运行期的月平均、日平均变化温度场，阐述了温度荷载对大坝运行所产生的影响,研究了大坝在温度场影响下的位移、应力变化规律。计算结果表明温度荷载对大坝运行有较大影响，在冬季持续低温时应避免大坝在低水位下运行，夏季持续高温时则应避免在高水位下运行。     

九甸峡混凝土面板堆石坝地震反应

采用三维非线性动力有限元方法,对九甸峡水利枢纽混凝土面板堆石坝的地震反应特性进行深入研究,获得了该坝在设计地震曲线及峰值加速度时的动力反应特性,包括坝体和面板的加速度反应、位移反应、应力反应,以及周边缝和面板接缝的位移反应等,揭示了峡谷地形和深厚覆盖层地质条件下面板堆石坝地震反应的一般规律,分析了该坝的抗震稳定性,论证了设计方案的合理性,提出了抗震设计建议。     

红心萝卜力学特性试验研究

利用万能试验机对红心萝卜试样进行压缩、剪切及拉伸试验,研究了加载速度、位置对红心萝卜的弹性模量及抗压强度的影响,探索了红心萝卜力学结构,得到了红心萝卜皮的弹性模量和最大抗压强度,确定了红心萝卜的剪切特性。试验表明:加速度对弹性模量及最大抗压强度的影响显著,随着加载速度的增大,红心萝卜的弹性模量逐渐增加,而最大抗压强度先增大、后减小;当加载速度为10mm/mim时,抗压强度最大,红心萝卜头部弹性模量及最大抗压强度最大,中部次之,尾部最小;红心萝卜纵向试样的弹性模量及最大抗压强度大于横向试样的数值,红心萝卜芯部弹性模量及最大抗压强度大于萝卜外部试样的数值,红心萝卜皮的弹性模量及最大抗压强度比萝卜内部的小;红心萝卜的平均剪切强度为0.058MPa,剪切力峰值与试样的横截面积呈线性相关。     

连续反拱底板结构水闸加固改造的有限元分析

以某连续反拱底板水闸加固改造工程为例,建立反拱底板水闸改造前后三维有限元仿真数值计算模型,利用有限元计算软件模拟公路桥拱圈、工作桥的拆建,底板填平,新建支撑结构以及墙后减载等施工过程,实现拆除部分与新建部分的替换.通过改造前、结构拆除、减载、改造后4种工况的分析对比,研究了拆除、减载、新建过程对闸室底板应力状态的影响.研究结果表明:采用有限元计算可直观、准确地反应施工过程中底板应力变化趋势,主拉应力极值主要位于边孔部位;施工过程中,采取减载措施有效减小了底板受力,与未减载工况相比,底板主拉、主压应力极值分别减小了40%和55%,避免了施工期应力突变;反拱底板填平能够改善底板受力状况,改造后底板主拉应力减小了10%左右,主压应力由于受新建结构加重的影响有所增大.     

CSG材料与土体材料联合筑坝仿真研究

近年来，CSG材料逐渐用于水利工程中，通过对CSG材料和土体材料组成复合坝的计算，给出了按荷载增量法计算复合坝体的有限元算法，根据多轴强度理论和可靠度理论定义了土体剪切破坏或拉伸破坏以及CSG材料强度破坏的安全系数，提出利用剪应变脊线判断土体材料的最大滑移面位置，进而求出抗滑稳定安全系数。利用CSG材料做成梯形断面，构成复合坝体的一部分，拉应力小，在施工和运行过程中应力分布变化不大，特别是在运行过程中坝体绝大部分处于三向受压状态，对于发挥脆性材料的抗压性能非常有利，同时也说明利用CSG材料和土体材料联合筑坝完全可行，复合坝型设计合理，材料运用科学，有广阔的发展前景。     

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.     

断面形状对隧洞围岩稳定性的影响分析

采用ANSYS软件分别对圆形断面、矩形断面、直墙圆拱形断面、蛋壳形断面形状的水工隧洞开挖进行了有限元分析计算。通过各种断面隧洞开挖后的位移、应力和塑性区的分析,对四种断面形状进行了优选。结果表明：圆形断面隧洞洞顶出现的沉降量最小,洞周应力分布均匀,出现的最大拉应力最小;矩形隧洞洞周围岩的沉降值和最大拉应力最大,应力集中程度和塑性区范围也最大;蛋壳形隧洞的洞周位移应力值和塑性区范围仅次于圆形隧洞。综合考虑隧洞的使用空间、造价等因素后,认为蛋壳形断面是最合理的隧洞断面形状。     

车辆行驶速度对路面损伤的研究

针对半刚性路面的特点，建立了半刚性路面的三维有限元分析模型。分析了车辆行驶速度的变化对半刚性路面损伤的影响。有限元分析和路面动位移响应试验结果表明，在一定的载荷下，随着行车速度的提高，半刚性底基层底部的最大水平拉应力，土基层顶部最大垂直压缩应变，半刚性底基层底部最大横向拉应变及半刚性底基层底部最大水平拉应变和路表面的垂直位移均减小；路面动位移的响应时间随德国速度的提高而变短，对路面上一确定位置而言，提高行车速度可以减小路面的损伤程度。     

堆石体分区和堆石料压缩模量对面板坝变形影响分析

采用邓肯-张E-B模型和ANSYS数值分析软件,结合水布垭面板坝工程,研究了200 m级面板坝主、次堆石料不同压缩模量及堆石分区形式对坝体的沉降、应力和面板挠度等的影响。通过比较分析,结果表明：坝体最大沉降和面板最大挠度均随着主、次堆石压缩模量比值增大而增大;顶部面板顺坡向0.35倍处的面板挠度最大并有较大程度的反弯,为了减小挠度和反弯趋势,可增大主堆石料的压缩模量;主、次堆石压缩模量比值在1~2以内,可以选择分界线在坝轴线上游的分区形式,可以明显提高软岩的利用量而且坝体和面板的变形尚在接受范围之内;否则,分界线要置于坝轴线下游1∶0.2~1∶0.5之间,保证主堆石在0.5~0.75倍的充分坝宽,这样的分区对坝体和面板的变形才更为有利,值得推广应用。