弧形闸门中的闸墩应力分析

§1.前言我們在参加洛口工程的設計工作中,接受了弧形闸門的闸墩应力分析的任务。有关闸墩应力分析的資料,仅見到闸門支座布置在闸墩角点的应力分析方法。但是实际上闸門支座常位于闸墩的中央。因此上述方法就不能滿足工程的需要。这里提出的将闸墩按无限大平钣受中力作用的应力分析方法,就消除了闸門支座位置不能任意的缺点。在洛口工程中,     

基于ANSYS的预应力闸墩结构布置研究

采用大型有限元结构分析软件ANSYS对某泄洪闸预应力闸墩9种工况进行计算,了解闸室段的应力、应变分布规律,模拟预应力闸墩的预应力效果.对闸墩锚索的布置形式进行分析,评价各部位混凝土应力状态是否满足设计控制要求,并验证闸室段结构形式的合理性.证明了泄洪闸正常运用时,闸墩施加预应力可有效消除弧门推力在闸墩及锚块上产生的拉应力.但当泄洪闸、厂房永久结构缝设置一道止水时,闸墩支铰区及锚块局部仍存在大于C40混凝土抗拉标准强度的拉应力,左墩锚块部位的最大拉应力为3 172.9 kPa,闸墩支铰区最大拉应力为3 262.2 kPa;设置两道止水时,闸墩尤其是左墩内侧闸墩与底板交接线上部区域存在较大的拉应力,不能满足闸墩混凝土抗裂设计要求,为闸室分缝、结构配筋提供了依据.     

小湾拱坝放空底孔预应力闸墩三维有限元分析

采用三维有限元方法,应用ANSYS程序对小湾拱坝放空底孔预应力闸墩进行了空间应力与变形计算,并详细探讨了预应力的模拟方法,对3种不同方法的优缺点进行了对比评价.根据计算结果,对比分析了多个设计工况下闸墩结构的变形、应力分布规律,评价了预应力锚索的预压效果.在此基础上,取闸墩结构特征点的第一主应力作为优化变量,对预应力锚索设计吨位和布置方案进行了敏感性分析,得出了预应力锚索布置的优化方案.全部研究成果为小湾拱坝施工设计详图所采用.     

预应力闸墩锚块空腔位置的优化

对预应力闸墩锚块空腔位置进行了优化分析,计算了6种不同顺河向空腔位置方案,得到了闸墩颈部、锚块空腔表面竖向及横河向应力.锚块设置空腔后,类似于两个深梁结构,上游侧在弧门推力作用下,随着深梁厚度的增加,空腔上游侧表面拉应力降低,而下游侧在主锚索张拉力作用下,随着深梁厚度的减少,空腔下游侧表面拉应力增大.对闸墩颈部、锚块空腔表面应力进行对比分析,结果表明,当空腔位于锚块中部或稍微偏前位置时,结果较为合理.     

深孔闸闸墩钢筋混凝土裂缝的控制

分析了涡阳枢纽加固扩建工程深孔闸闸墩钢筋混凝土裂缝产生的原因,提出了相应的控制对策。     

溢流坝闸墩三维光弹试验研究

应用三维光弹冻结应力和切片方法,分析研究了溢流坝闸墩上的应力分布和应力集中现象。研究中使用的环氧树脂模型,是用带有硅橡胶里衬的水泥模壳精密浇注而成。这种模壳可以多次使用。采用切力差法计算应力和分离主应力,确定了在对称荷载和非对称荷载作用下闸墩上某些截面的应力分布、主应力轨迹线和最大主应力等值线。研究成果可供工程技术人员设计闸墩之用。     

锚块预留槽预应力闸墩结构的二维有限元计算

锚块预留槽预应力闸墩是一种新型水工结构,由于其可以提高预应力锚索的预压效果,而被广泛运用于国内外的水电工程中。为便于分析预留槽对闸墩应力状态的影响,探讨了采用二维模型进行有限元计算的可行性,并利用单元生死功能计算和分析了不同预留槽位置对闸墩的应力分布状况的影响。计算结果表明,利用二维模型进行预应力闸墩结构的有限元计算能有效提高工程设计的效率,将预留槽设置在锚块中部及靠近颈部的区域更有利于提高预应力锚索的预压效果。     

闸墩复杂结构的有限元分析

陆浑水库泄洪闸闸墩体型、受力情况及边界条件都较复杂。文章根据闸墩结构特点 ,利用空间块体单元对闸墩进行有限元离散 ,计算了该闸墩在荷载作用下的强度与变形 ,给出了几个典型截面的应力等值线图和变形图 ,得出一些重要的结论。     

闸室及基础渗漏成因分析与处理

文章通过水文地质勘察和钻孔压水试验研究,对枞阳闸东岸墙、基及闸墩渗漏成因进行了分析,并对灌浆加固技术与效果进行了总结.     

拱形空腔预应力锚块优化

针对预应力闸墩锚块矩形空腔表面应力过大问题,结合拱结构受力性能,提出了拱形空腔预应力锚块结构形式,运用ABAQUS软件针对5种不同起拱高度模型进行了计算,得到了闸墩颈部、锚块空腔表面竖向及横河向应力.对闸墩颈部、锚块空腔表面应力进行了对比分析.结果表明,与矩形空腔锚块相比,当采用拱形空腔锚块时可以有效降低闸墩颈部及空腔表面应力,当起拱高度为1/10~1/7跨度时,效果尤为明显;对拉锚比进行了优化研究,结果表明,当拱形空腔采用拉锚比为1.7时,与矩形空腔采用拉锚比为1.815时应力结果相当,说明采用拱形空腔预应力锚块结构形式可以降低预应力锚索用量,从而取得明显的经济效益.     

捷地枢纽除险加固工程设计

捷地枢纽工程的加固设计以安全鉴定为依据,以水文化理念为先导,充分考虑了分洪闸的历史价值,提出了合理的加固设计方案,并对新建捷地闸进行了水力计算和稳定计算。方案在满足技术性要求的同时体现了水利工程与水文化的融合。     

黎明水闸工程安全现状及改造措施研究

黎明水闸工程本身存在着设计标准不满足要求,经过40余年运行,许多工程部位老化严重,已出现局部混凝土胀裂,钢筋裸露并锈蚀,混凝土多处严重胀裂,钢筋裸露并严重锈蚀等许多问题,结构安全性存在诸多隐患.针对上述存在的问题,建议采取重新设置水闸消能防冲设施、更换闸门、加固启闭机房主梁等措施.     

深孔闸结构的空间薄板有限元分析法

采用空间薄板有限元方法分析深孔闸的结构计算问题,将深孔闸的各计算部位闸室结构、闸室阀式底板、检修门、岸墙底板等均看作空间的薄板结构,利用平面应力问题和薄板问题的偶合建立空间薄板的单元矩阵,由于考虑了面内的作用,不在同一平面的各板块可在同一程序中进行分析,从而减少了计算工作,提高了计算精度.     

预应力闸墩体内锚束锚固区受力性能研究

通过有限元、模型试验及弹性理论的分析，并结合多种锚固区受力特点的比较，得到了预应力闸墩体内锚束锚固区的应力分布及开裂部位．在此基础上给出闸墩体内锚固区的配筋计算方法     

南水北调工程七里河水闸的三维有限元分析

基于南水北调河北段工程实例,建立了七里河水闸三维有限元模型,并计算了3种工况的应力和位移.给出了三维应力及位移计算结果和典型断面应力分布图.为水闸的设计提供更加科学的理论依据.     

小湾导流中孔闸墩开裂成因及工作性态分析

针对小湾拱坝在施工过程中导流中孔闸墩会产生裂缝问题,建立了一套基于弹粘塑性势理论的数值分析系统,对其开裂的原因及工作性态进行了计算分析.结果表明:开裂原因并非单一因素所致,而是温控措施、锚索张拉及蓄水的累计作用,其中温控措施产生的拉应力为最主要原因;导流中孔若继续参与导流工作,裂缝充水时,其尖端的应力强度因子将超过混凝土的断裂韧度,在水力劈裂作用下裂缝将继续扩展.该研究成果不仅为制定小湾拱坝导流方案提供了依据,对类似工程也具有一定的借鉴和参考价值.     

Numerical analysis of tunnel reinforcing influences on failure process of surrounding rock under explosive stress waves

Based on mesoscopic damage mechanics, numerical code RFPA2D （dynamic edition） was developed to analyze the influence of tunnel reinforcing on failure process of surrounding rock under explosive stress waves. The results show that the propagation phenomenon of stress wave in the surrounding rock of tunnel and the failure process of surrounding rock under explosive stress waves are reproduced realistically by using numerical code RFPA2O; from the failure process of surrounding rock, the place at which surrounding rock fractures is transferred because of tunnel reinforcing, and the rockfall and collapse caused by failure of surrounding rock are restrained by tunnel reinforcing; furthermore, the absolute values of peak values of major principal stress, and the minimal principal stress and shear stress at center point of tunnel roof are reduced because of tunnel reinforcing, and the displacement at center point of runnel roof is reduced as well, consequently the stability of tunnel increases.     

大中型水闸底板垂直位移变化机理分析

根据大型水闸建成运行期20年的垂直位移观测资料,从土层的弹塑性模型角度,对汛期和非汛期、上下游水位变化工况下基础土层应力状态进行分析,定性地解释了大型水闸运行期底板上浮的现象.