岩滩水电站坝内埋管大比尺仿真模型结构试验研究

本文结合岩滩水电站大直径坝内埋管仿真模型的试验研究,论述大直径压力钢管承受内水压力、自重和坝体应力时的应力分布特征,钢衬、钢筋和混凝土联合作用时各种材料的承载比,管道与地基联合作用,混凝土开裂荷载,裂缝开展情况以及超载能力和破坏机理,说明结构的安全度是高的。     

内水压力重复加载作用下蜗壳外围钢筋混凝土的损伤分析

本文分析了三峡电站某直埋式蜗壳结构在内水压力重复加载下的混凝土损伤演变规律和钢蜗壳以及钢筋的受力特性,分析中考虑了钢蜗壳与外围混凝土间的摩擦接触特性,采用弹塑性损伤模型来描述混凝土的受拉损伤特性。研究表明,在历经内水压力的多次加、卸载循环后,蜗壳外围混凝土的损伤程度及范围虽有一定的增加并导致混凝土强度和刚度的相应退化和降低,但经一定的循环次数后,钢衬和钢筋的应力以及混凝土的损伤分布范围和程度将保持稳定状态。蜗壳外围混凝土出现稳定的损伤后,钢衬和钢筋承担的内水压力比例将比线弹性分析结果增大,从而能进一步发挥钢结构的承载作用。     

坝内埋管极限状态设计方法

在综合分析坝内埋管现行设计理论和方法的基础上，提出了坝内埋管极限状态设计方法. 该方法以钢筋混凝土非线性分析为主要手段，可以同时考虑坝体荷载、内水压力、温度荷载的作用，全面分析坝内埋管中钢管、钢筋和混凝土的应力状态和承载情况，并决定钢管壁厚和外围坝体混凝土的配筋，它对于改进坝内埋管的强度设计，具有重要实际意义。     

对敷设在下游坝面的高水头大直径压力管道力学性能的研究

敷设在下游坝面的高水头大直径钢衬钢筋混凝土压力管道是近年来发展起来的一种新型管道布置方式及结构型式。笔者通过对李家峡水电站下游坝面压力管道的原型仿真材料结构模型试验,研究了在内水压力作用下压力管道的钢衬、钢筋、混凝土的应力状态及混凝土的弹性变形,以及管道的开裂特征和破坏机理。研究成果表明,压力管道在开裂前,钢材处于低应力状态,混凝土承担大部分内水压力;压力管的钢材、钢筋、混凝土能够可靠协调地联合作用;作为下游坝面压力管道的设计,不一定强求初裂荷载大于设计工作荷载,否则会增加材料用量;混凝土微裂纹对开裂的影响及微观机理,尚须进一步研究。     

考虑黏结滑移的钢衬钢筋混凝土管道承载特性分析

基于三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力管道实际工程和大比尺模型试验参数,建立了管道斜直段局部三维有限元数值分析模型,采用混凝土塑性损伤模型模拟管道外包及坝体混凝土,并在钢筋与混凝土界面插入内聚单元来模拟钢筋与混凝土之间的黏结滑移特性.钢筋分别采用埋入式和分离式两种模型,系统地研究了考虑黏结滑移以及黏结强度大小对管道承载特性的...     

设垫层的坝内浅埋管计算研究

通过对某水电站顶部设置垫层的大直径坝内浅埋管进行线弹性和非线性有限元计算,得到钢管、外包混凝土及钢筋的受力规律。提出在钢管外侧设置垫层可以较好地使钢衬发挥承载作用．减少坝体混凝土的受力,防止或减轻坝体表面产生裂缝。     

考虑摩擦接触特性的钢衬钢筋混凝土管道承载机理研究

采用库伦摩擦接触模型模拟钢衬与外包钢筋混凝土间摩擦接触特征,建立了李家峡水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土管道结构模型,系统研究了内水压力作用下外包混凝土起裂荷载、裂缝扩展、管道变形、钢衬与钢筋应力分布特征等承载性能规律。结果表明:考虑钢衬与外包混凝土间的摩擦接触机制时,混凝土裂缝扩展规律与模型试验吻合更好,钢衬应力更为均匀,混凝土裂缝宽度普遍在0.3~0.4 mm,明显大于不考虑摩擦接触特性结果;随着钢衬与外包混凝土间摩擦系数的增加,管顶附近的变形不均匀程度逐渐增加,钢衬应力不均匀程度增加,不利于发挥钢衬的承载性能,但同时上半周裂缝处的钢筋应力峰值明显减小,应变不均匀程度减小,说明摩擦系数的增加有利于裂缝控制。     

抽水蓄能发电工程引水系统下平段钢衬受力敏感性分析

抽水蓄能电站引水系统下平段由于承受的内水压力过大,多采用钢衬。结合已建抽蓄电站引水压力管道的监测资料,通过FLAC~(3D)软件对不同缝隙值、混凝土强度、钢衬壁厚、围岩抗力系数的敏感性分析进行研究分析,结果表明:(1)内水压力作用下,缝隙值对钢衬的变形和应力影响最为显著,混凝土垫层和钢衬壁厚次之;(2)围岩的强度变化对结果影响不明显,敏感性低;(3)钢衬壁厚增可减少钢衬的变形和环向应力,但减少的幅度不显著,壁厚存在优化的空间较大;(4)回填混凝土的施工质量是影响围岩分担比例的最主要因素之一,其致密和完整性显著影响着内水压力传递。建议在工程实践中,对于不存在明显地质缺陷的围岩,应寻找更好的施工工艺提高混凝土回填的质量,减少钢衬和混凝土、混凝土和围岩之间的缝隙,而不是全面采用高压固结灌浆。     

桃林口水电站引水管道设计

坝内钢管以往沿袭的设计方法是假定钢管单独承受全部内水压力，来确定钢管壁厚，显然这种设计是不合理和不经济的。近年来，国内外一些工程设计已在不同程度上考虑外围混凝土和钢管联合承载，如我国的三峡、李家峡、东江，前苏联的契尔盖、泽雅、萨扬舒申斯克等水电站。结合桃林口水电站的特点，简要介绍钢衬－钢筋联合承载设计方法的应用，以供水电站输水管道设计借鉴。     

糯扎渡水电站大型蜗壳结构模型试验

结合糯扎渡水电站大型蜗壳结构的设计研究,开展了几何比尺为1∶10仿真材料模型试验。试验结果表明,在最大设计内水压力2.80MPa下,混凝土裂缝最大宽度小于规范规定的限值,蜗壳钢衬及外围钢筋混凝土均满足强度要求;在4.20MPa内水压力下,蜗壳钢衬和钢筋的应力也未超过材料的屈服强度,结构保持较好的整体性,具有较高的超载能力;蜗壳顶板混凝土较薄,特别是进口段与机墩的交角处开裂相对较重,属于结构薄弱部位,应采取一定的局部加强措施。更多还原     

高拱坝混凝土施工与钢衬安装仿真分析研究

在高拱坝泄洪孔钢衬安装与坝体混凝土浇筑交叉施工时,起重设备、空间位置、施工资源等方面均存在干扰.详细分析了高拱坝钢衬施工工艺流程,研究了钢衬安装与混凝土浇筑的干扰机制,提出了考虑钢衬安装施工干扰的高拱坝混凝土施工仿真方法.该方法在某高拱坝钢衬安装方案优选和混凝土进度控制中发挥了重要作用.     

钢衬钢筋混凝土压力管道非线性理论研究

钢衬钢筋混凝土压力管道是水电站广泛采用的新型结构,其内水压力等荷载由钢衬和外包的钢筋混凝土共同承担.结合工程应用,系统地总结了下游坝面钢衬钢筋混凝土压力管道非线性有限元分析的特点,并从混凝土本构关系模拟(采用非线性弹性模型、弹塑性模型、内时模型、断裂力学模型、流变学模型、损伤力学模型)、混凝土裂缝模拟、钢筋模拟和钢筋与混凝土之间粘结模拟等方面介绍了研究进展情况,指出了进一步研究需要解决的问题.     

三峡水电站压力管道优化设计

三峡水电站为坝后式厂房。电站引水压力管道穿过坝体后，在下游坝面预留浅槽内为背管布置形式，采用钢衬钢筋混凝土管结构型式。在技术设计阶段，外包环向受力钢筋为Ⅱ级钢筋，直径为32－40mm，配置3－5层。钢筋层数多，间距小，布置密集，不利于混凝土施工。通过对管道整体安全系数、钢筋、钢衬材质的优化，使外包钢筋层数降为3层，间距变大，方便了混凝土的浇筑，同时节省了工程投资。     

响水电站高压埋管设计

响水电站为高水头引水式电站 ,压力管道采用地下埋藏式。管道内径 4 3m ,最大设计水头 30 0m的大型钢管工程。采用钢衬、混凝土及岩石共同承受内水压力的结构进行设计 ,按不同洞段的受力情况 ,分别使用A3、 1 6Mn和WDL等钢板 ,用钢筋锚环作为钢衬稳定措施 ,以便于施工和保证回填混凝土的浇筑质量。上、下平段钢管外回填微膨胀混凝土 ,省去接缝灌浆工序 ,节省了工程投资和缩短了施工工期     

水平旋流内消能泄洪洞结构应力分析研究

根据水平旋流内消能泄洪洞水力特性,旋转水流在水平旋流洞内形成的非均匀内水压力沿程变幅大,各部位结构受力差异大,不便于结构设计.该文利用有限元软件对水平旋流洞典型断面进行有限元分析,计算其应力分布,结合加筋和运行期放空的情况进行对比,分析其应力的分布特点和影响因素.结果表明,水平旋流洞末端的阻塞在减缓水平洞流速的同时,会引起局部应力增大,应考虑加环向钢筋等措施;当环向钢筋不能有效降低结构应力值时,可考虑设置钢衬或采用高标号混凝土,既可以提高隧洞的结构抗力,又可以起到防止和减轻空蚀的作用.     

重力坝深(底)孔断面钢筋混凝土模型试验研究

文通过7个小尺寸和1个大尺寸的钢筋混凝土断面模型试验，研究重力坝深(底)孔在坝体自重和内水压力以及超内水压力作用下的结构特性和破坏规律。重点探讨混凝土和钢筋应力应变、混凝土开裂、裂缝宽度和裂缝扩展规律，为建立更为科学的孔口配筋理论提供依据。     

关于埋藏式高压钢管外压稳定的几个问题

一、埋藏钢管的失稳破坏与预防措施埋藏于岩体或坝内的水电站引水钢管,在电站运行时主要承受内水压力;而包围在其外面的混凝土和岩石能够分担很大一部分荷载,甚至承担全部内水压力,此时钢衬只起内衬防渗作用。但是,当钢管放空时,管壁受到外压荷载,如外水压力,因而出现钢管在外压作用下的稳定问题,也就是通常所说的防止发生鼓包或管壁凹瘪的问题。在某些条件下,外压稳     

大型水电站厂房弹性垫层蜗壳结构研究

钢蜗壳与外围混凝土之间设置弹性垫层是我国大型水电站厂房常采用的一种结构型式,鉴于弹性垫层的最优摩擦系数以及内水压力向外围混凝土传递机理的不确定性,应用ANSYS有限元程序对某大型水电站垫层蜗壳进行钢衬-钢筋混凝土结构三维非线性有限元仿真研究,考虑钢蜗壳与外围混凝土之间的滑移接触特性,研究钢蜗壳与混凝土之间合理的摩擦系数...     

三峡厂房坝段引水管道孔口配筋三维非线性分析

采用三维非线性有限元分析方法，考虑钢筋和混凝土的联合作用，对三峡厂房坝段引水管道孔口配筋方案进行计算研究，求出了设计工况下引水管道孔口周围混凝土和钢筋的开裂和屈服范围。通过逐加大孔内水压力强度，求得钢筋应力达到屈服时的内水压力超载系数，用以估计厂房坝段孔口配筋后的强度安全度。     

大坝矩形孔口应力状态分析

大坝孔口混凝土中的钢筋只有在混凝土开裂后才真正起作用。为使钢筋布置更为有效，需找出孔口开裂后拉应力分布规律。用线弹性计算的拉应力区，在坝体自重作用时出现在孔顶中部；在内水压力作用时出现在角缘；两者叠加后，最大应力出现在角缘附近。而非线性计算中，钢筋应力明显较大，最大应力只出现晨裂缝处。分析认为，坝体自重是引起拉应力的主要因素，内水压力和温降主要引起角缘附近的拉应力，而且会加剧应力集中。非线性有限元计算能比较真实地反映孔口受力特性，使配筋设计更为合理、有效，但在混凝土本构关系、钢筋与混凝土的粘结关系和裂缝宽度的模拟方面有待进一步完善。