环形预应力锚索失效对高内压隧洞内衬应力的影响

受施工质量不良、防腐措施不规范、锚索张拉控制应力过高等因素的综合影响,环形预应力锚索存在失效的可能与现实。为揭示高内压隧洞内衬中环形预应力锚索破坏失效后对隧洞内衬应力的影响,以南水北调中线穿黄隧洞工程为例,采用三维有限元方法对隧洞内衬结构的应力分布进行模拟计算,假设标准段衬砌中不同部位、不同根数锚索的预应力完全失效,分析其对隧洞内衬应力的影响。研究结果表明,锚索失效后失效锚索附近局部区域预压应力减小,运行中的环向应力分布均匀性变差并出现了拉应力区;衬砌段中部锚索失效对内衬应力的影响区域较大但对应力值的影响较小,端部锚索失效对内衬应力的影响区域较小,但对应力值的影响较大;端部锚索失效和中部相邻两根锚索同时失效时的运行工况最大拉应力值超过混凝土设计抗拉强度,将引起混凝土的局部开裂,可能导致结构破坏。     

锚索间距对环锚预应力衬砌结构强度的影响与选择

以南水北调中线穿黄隧洞环锚预应力混凝土衬砌结构为例,利用有限元软件ANSYS建立计算模型,通过三维有限元计算并分析了环锚预应力结构中锚索间距对衬砌结构强度和稳定性的影响及其相关规律。结果表明,当锚索间距过大时,不能满足衬砌结构的承载能力及环向应力沿轴向的均匀性要求,局部区域因环向拉应力超过混凝土抗拉强度设计值时将出现裂纹;当锚索间距过小时,衬砌结构偏于安全,但影响工程施工的便利性并提高工程造价。对于穿黄隧洞工程,锚索间距为0.4~0.6m时可满足其安全运行要求,为尽可能降低锚索的工程造价,兼顾锚索的锚固作用及工程的经济效益,建议在满足工程结构受力的要求下优先选取较大的锚索间距。     

温度变化对小浪底水库排沙洞无粘结预应力衬砌结构应力状态的影响

小浪底排沙洞是我国第一个采用无粘结预应力混凝土衬砌结构的高压水工隧洞,结合工程运行过程中的观测数据,对温度作用下混凝土应变计的应变变化规律和基于应变监测数据的温度应力计算方法进行了探讨,分析了温度变化对预应力衬砌结构应力状态的影响。结果表明,温度变化对衬砌结构的应力状态会产生比较大的影响,当温度升高时,衬砌中的温度压应力也随之增大;且温度相同时衬砌内侧受到的影响更大。     

输水隧洞预应力衬砌环锚锚索二次张拉施工技术

锚索二次张拉可有效降低环锚锚索一次张拉锚固过程中产生的锚固回缩量,减小锚索在一次张拉施工过程中由锚具夹片回缩产生的锚固预应力损失,从而可有效减少输水隧洞预应力衬砌结构施工过程中的锚下应力损失,增强锚固效果,充分发挥预应力作用。基于某输水隧洞工程预应力衬砌环锚锚索二次张拉施工实践,从二次张拉施工设备的选择、二次张拉施工技术流程、二次张拉施工技术要点等方面,介绍了输水隧洞预应力衬砌环锚锚索的二次张拉预应力施工技术,研究成果可为相关工程环形预应力锚索张拉施工提供参考。     

高心墙堆石坝混凝土垫板应力分析及分缝设计

心墙堆石坝坝基混凝土垫板应力值较高,垫板有可能开裂而导致心墙与垫板接触渗流破坏。以高261.5 m的糯扎渡土质心墙堆石坝为模型,通过三维有限元计算分析,研究了高心墙堆石坝混凝土垫板的受力机理、应力分布规律及合理的分缝方式,得出垫板在顺坝轴线方向总体处于压应力状态而在垂直于坝轴线方向会出现明显拉应力,由此提出在反滤层与心墙交界部位及在顺坝轴线方向主动设置结构纵缝的工程措施,从而大幅降低垫板拉应力,避免了垫板开裂。     

风力发电塔基础环基础疲劳破坏加固方法研究

针对基础环基础的构造缺陷,提出环向预应力加固方法,并以某风电机组基础环基础为例,通过数值分析计算基础环基础加固前后的受力状态,根据相关规范对其疲劳寿命进行评估。结果表明,该方法能有效降低混凝土疲劳应力幅,提高T型板上方混凝土疲劳寿命,同时能降低基础柱墩上表面拉应力水平,有效改善开裂问题。     

水工隧洞素混凝土衬砌开裂过程弹性分析

根据弹性力学理论推导了水工有压隧洞素混凝土衬砌开裂时内水压力公式,给出了开裂半径与内水压力关系式,分析了素混凝土衬砌在不同开裂阶段时的结构应力.由计算结果发现,一旦开裂裂缝就会很快贯穿衬砌,裂缝贯穿衬砌前内水压力主要由衬砌承担.     

大吨位预应力混凝土边墩三维有限元静动力分析

为了得到某工程大吨位预应力边墩的应力变形规律,采用有限元软件ANSYS建立闸墩整体的三维有限元模型,选取3种典型工况进行静动力计算,分析闸墩整体各方向的位移情况及闸墩颈部区域、锚块尾部、预留平孔等部位的应力分布特点。由于传统的等效荷载法和降温法施加预应力不够准确,改进了等效荷载法,并对锚块底部和闸墩按分离模型进行模拟。结果表明,闸墩预应力效果明显,位移应力分布符合一般规律。局部区域拉压应力超出了混凝土的设计强度,但在深度方向上范围较浅,可通过配置非预应力钢筋限制裂缝的开展。     

杨家坝渡槽结构应力与变形三维有限元分析

针对杨家坝渡槽跨度较大导致的安全问题,采用初始应变法施加预应力,考虑了渡槽在运行过程中的11种工况,对渡槽结构应力与变形进行了三维有限元分析,得出了渡槽结构应力和位移的分布规律.结果表明,渡槽槽身位移和挠度较小,满足现行规范要求；槽身一般均处于压应力状态,且最大压应力小于混凝土容许值；在温降与夏季日照工况下槽身的最大拉应力明显超过混凝土容许值,建议在槽身两边各增加一束预应力钢绞线.     

预应力混凝土梁非线性有限元分析

无粘结预应力混凝土的计算并不象有粘结预应力混凝土那样,由外荷载引起预应力筋的应变不能根据相应截面的混凝土的应变求得,其应力的计算比较复杂。以有限元理论为基础,提出无粘结预应力混凝土梁的全过程分析模型,并研究编制了计算程序,分析了无粘结预应力混凝土的整个受力过程、变形发展、混凝土及无粘结筋的应力分布状态等。实例计算结果表明,该模型具有较好的精度,可用于工程结构的实际模拟分析。     

苏只水电站1号机蜗壳顶板裂缝处理

苏只水电站在厂房1号机组蜗壳顶板混凝土浇筑过程中,发生模板支撑变形造成新浇混凝土下沉,仓面裂缝,混凝土浇筑中断的质量事故。分析了产生事故的原因,采用凿槽回填膨胀混凝土、化学灌浆以及结构补强工程处理措施后,检测资料表明,该部位施工质量总体满足设计和规范要求。     

碾压混凝土拱坝诱导缝设置研究

鉴于制定合理的诱导缝分缝方案是改善碾压混凝土拱坝坝体应力、防止大坝开裂的重要措施,采用三维有限元技术,考虑施工期瞬态温度荷载作用,比较分析了桑郎碾压混凝土拱坝在不同分缝方案下的诱导缝开裂情况和坝体应力。结果表明,在靠近拱坝高拉应力区设置的诱导缝更易开裂,有效地起到释放坝体应力的作用;诱导缝的开裂对坝体不同部位的应力改善效果不同,诱导缝开裂后拱坝上下游表面高拉应力值降低明显,但远离诱导缝的坝内应力值降低较小,对碾压混凝土拱坝的诱导缝设置具有一定的参考作用。     

溪洛渡水电站导流洞衬砌混凝土夏季分期浇筑温控效果分析

针对大断面水工隧洞衬砌混凝土夏季施工很容易出现温度裂缝的问题,以溪洛渡水电站导流洞工程为例,采用ANSYS有限元软件模拟分析了不同温控工况下不同浇筑方式对衬砌混凝土的温控效果,并给出合理的温控方案。结果表明,采用一次浇筑难以满足温控防裂要求,而采用分期浇筑衬砌混凝土体的温度没有明显变化,但可有效降低各代表点最大拉应力,尤其是衬砌混凝土中间点的第一主应力,使衬砌混凝土满足抗裂安全要求。推荐温控方案可满足衬砌混凝土温控防裂要求,且安全富裕不是很大,相对来说也较经济。     

某船闸输水隧洞施工期—运行期裂缝成因与分析

为分析某输水隧洞顺流向裂缝产生的原因及其影响,以隧洞衬砌及部分围岩为研究对象,采用考虑缝面接触问题的非线性有限元法,模拟隧洞衬砌混凝土施工及隧洞有水调试过程,对衬砌结构的温度及应力进行仿真分析。结果表明,底板裂缝发生于有水调试前,由温度应力引起;而顶拱裂缝是由早期的温度应力和隧洞有水调试产生的结构应力共同作用引起。裂缝出现后,钢筋应力及裂缝面错动位移满足承载力要求。     

基于三维有限元法的碾压砼拱坝应力仿真计算研究

为防止大坝因局部拉应力过大而产生坝体拉裂现象,基于拱坝温度场和温度徐变应力场基本原理,以江西省萍乡市山口岩水利枢纽工程拦河坝为例,利用三维有限元法对拱坝施工期与运行期的温度场和应力场进行了仿真计算。结果表明,拱坝的施工与设计中未采取温控措施、不设置分缝,坝体拉应力过大,超出了碾压砼的抗拉强度,对大坝防裂稳定不利;对拱坝合理地设置横缝和诱导缝,采取温控措施,坝体高拉应力区的应力可得到有效改善,应力得到了释放,最大拉应力小于碾压砼的抗拉强度,有利于大坝防裂,为坝体稳定提供了保障。     

压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂数值模拟研究

立足于直接求解压力隧洞设计所关注的衬砌裂缝条数和裂缝宽度,同时考虑混凝土衬砌的开裂、钢筋的作用、钢筋与混凝土间的粘结滑移以及围岩的作用,建立了压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂的数值模型,并编制了相应的计算程序。采用该计算程序对压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂问题进行数值模拟研究,分析了钢筋量、围岩条件对裂缝条数和裂缝宽度的影响,并着重与现行规范进行对比分析。结果表明,所建模型能反映压力隧洞钢筋混凝土衬砌作为地下结构的受力特性;围岩条件对裂缝条数和宽度均有明显影响;压力隧洞钢筋混凝土衬砌限裂的关键在于改善围岩条件,不宜盲目加大钢筋量。该研究结果对压力隧洞工程实践具有一定的指导价值。