冬季运行期矩形渡槽温度应力分布规律研究

为研究冬季降温运行期矩形渡槽的温度应力分布变化规律,根据热传导理论及水工渡槽的温度边界条件,建立了北方地区某简支封闭矩形渡槽的有限元模型,并对冬季运行期温度应力分布规律进行分析研究。结果显示:渡槽在冬季降温运行时,沿板壁厚度方向的温度梯度外大内小,内外温差为二次曲线分布;温度应力总体呈现外拉内压的分布状态,各板壁的内外表面在不同时刻出现最大压应力和拉应力,同时板壁最大压应力较最大拉应力具有一定的滞后性;板壁及棱角部位的横向与竖向最大拉应力值超出混凝土抗拉强度设计值。可见在设计矩形渡槽时,必须重视环境温度作用对结构的影响,通过配置温度钢筋、施加横向预应力、棱角部位设置倒角和增加表面保温等措施来减小温度应力,增强结构的安全性和耐久性。     

新疆某干渠预应力渡槽有限元仿真静力分析

以新疆某大型预应力渡槽为研究对象,应用有限元计算软件模拟了预应力渡槽在完建期和运行期的位移和应力情况,通过在槽身底部和侧墙布置肋梁,能够有效提高槽身抗变形能力,经过计算,该渡槽可满足完建期整个槽身不出现拉应力,运行期渡槽底部拉应力小于混凝土的抗拉强度,但支座处局部出现应力集中现象,应当在支座处加密配筋达到抗裂要求。其计算成果可供实际工程设计时参考。     

大型渡槽三维有限元静动力计算分析及结构配筋

该工程渡槽是新疆单跨最长的过水建筑物，为了更好反应大型渡槽真实受力状态，采用大型三维有限元软件建立渡槽的三维模型，计算渡槽在最不利工况时内侧墙、底板、支座的拉应力、弯矩、轴力分布情况，按照规范要求进行限裂设计并通过应力、轴力、弯矩对渡槽结构进行配筋。结果表明：渡槽结构应力略大于混凝土允许应力但满足限裂要求。目前工程已经建成通水，运行良好。     

温度荷载对预应力排水渡槽的影响

针对南水北调中线工程排水渡槽的工作特点,采用大型有限元软件对预应力排水渡槽结构进行瞬态温度场分析,进而计算出结构的瞬态应力场.计算结果表明:冬季温降空槽工况对排水渡槽纵向应力和横隔梁横向应力起控制作用,不考虑温度荷载时,顶梁产生最大纵向拉应力为0.37MPa,横隔梁下表面产生最大横向拉应力为0.8MPa,叠加冬季温降温度效应后,顶梁产生的最大拉应力为1.45MPa,横隔梁下表面产生最大横向拉应力为4MPa;夏季温升空槽工况对排水渡槽底板横向应力起控制作用,不考虑温度荷载时,底板下表面最大产生0.8MPa的横向拉应力,考虑夏季温升温度荷载时,底板下表面最大产生3.6MPa的横向拉应力.     

红旗渠曙光渡槽结构安全评价

红旗渠曙光渡槽多年运行后出现不同程度破损,存在一定安全隐患。基于ABAQUS软件,建立渡槽三维有限元计算模型,采用均质化理论对三维渡槽结构模型进行静力计算,分析渡槽结构的应力和位移,复核渡槽基础沉降,同时考虑差异荷载及温度荷载对渡槽结构的影响,综合评价该渡槽的结构安全。研究结果表明:各槽墩压应力最大值主要分布在墩台和槽墩的接触部位,拉应力最大值均出现在槽墩墩台底部,最大压应力和拉应力分别为2.90 MPa和2.29 MPa,槽墩局部范围出现应力集中;槽墩最大沉降值为1.57 mm,各相邻墩台沉降差最大值为1.07 mm,差异荷载造成的应力集中与温度荷载叠加效应会对槽墩中部产生一定影响。综合认定该渡槽结构安全为B级。     

预应力钢筋混凝土渡槽结构三维有限元计算分析

某工程的渡槽结构,因跨度较大而采用预应力混凝土结构。笔者采用三维有限元仿真模拟技术分析了混凝土渡槽结构应力和变形,计算结果证明该结构采用预应力合理、有效地控制了混凝土渡槽结构拉应力。     

高地震区高跨渡槽设计及结构稳定计算分析

渡槽是水利工程中关键性节点建筑物,其安全运行往往决定着输水工程系统的整体运行。山区地震烈度高、跨度大、高度高的渡槽的设计是一个普遍存在的难题。为进一步研究高地震区高跨渡槽的结构设计,文章以MIDAS三维有限元分析软件为依托,以小庙箐渡槽为例,进行渡槽建模、三维有限元计算等过程,采用简支梁、桥梁设计中桥墩计算等方法,得出槽身跨中部位弯矩变形最大,重力式槽墩顶部位移最大,实心桥墩最大应力出现在中部而空心桥墩最大应力出现在墩侧,组合式基础中承台的表面会产生偏心拉压、桩端顶部出现最大拉应力和压应力等结论,在结构设计中应予以重视。     

引洮工程封闭渡槽输水期间热力耦合分析

引洮工程位于甘肃省季节性冻土地区,基于甘肃引洮供水工程沿线封闭渡槽在全年正常输水运行时的环境温度条件,根据传热学及有限元基本理论,建立了寒区封闭渡槽热力耦合分析的有限元数值模型,对其全年正常运行过程中的温度及热应力分布规律进行了数值研究.结果表明:在全年正常输水运行条件下,引洮工程封闭渡槽在长期运行过程中由于水温和气温所造成的温差均能在渡槽截面的横向、竖向及纵向产生很大的拉应力,其值均超过了混凝土的抗拉强度(1.43 MPa),且全年大部分时间内渡槽壁面内外的温差都很大,在渡槽腹板和底板都将产生较大拉应力,因而存在一定的开裂风险,会在渡槽的长期运行中留下安全隐患,应引起设计、施工及运营部门的重视.     

高海拔地区日照对箱式渡槽热力效应分布研究

为研究高海拔地区日照对箱式渡槽的热力效应分布特征,为箱式渡槽结构的设计和施工提供指导,根据热传导理论及水工渡槽的温度边界条件对某高海拔地区箱式渡槽利用ANSYS进行了日照辐射的热力分布仿真分析,得出其各壁板总体温度呈外高内低的二次曲线分布状态,壁板温度应力表现为外表面受压内表面受拉的分布状态,横向与竖向最大温度拉应力分别出现于顶板内侧与腹板内侧,最大温度压应力出现于顶板与腹板外侧,各壁板内外表面的温度应力呈先增后减趋势。因此,在进行箱式渡槽结构的设计和施工中通过配置温度钢筋、施加横向预应力或增加表面隔热措施来改善渡槽在日照作用下的热力分布状态,保证结构安全运行。     

特大型梁式渡槽支座动力计算及结构特性分析

由于地震是危害特大型梁式渡槽结构安全的原因之一,渡槽支座是槽身的主要承力部位,因此需要计算分析支座的结构动力特性。笔者采用地震动力计算分析理论,结合实际工程建立三维有限元模型,基于三维有限元软件计算分析支座的动力响应特性及其关键节点位移和应力的时程变化规律。工程实例计算分析结果表明：渡槽支座的最大位移为顺槽向位移,出现在边墩上部的支座上;最大压应力与最大拉应力均为整个渡槽结构的应力最大值,其最大拉应力超过了支座混凝土的抗拉强度,会出现拉裂破坏。该文为同类渡槽的支座动力特性研究提供了计算案例。     

封闭式箱形渡槽冬季输水期热力研究

为研究冬季输水期封闭式箱形渡槽的温度与应力变化状况,根据热传导理论及水工渡槽的温 度边界条件以引洮工程柳林沟渡槽为例利用ＡＮＳＹＳ进行冬季输水运行期的热力变化分布仿真分析。 计算表明:封闭式箱形渡槽在冬季输水期间降温快,沿板壁厚度方向温度梯度外大内小,内外温差均为 二次曲线分布。温度应力总体呈现外部受拉、内部受压的分布状态,各壁板的内外表面在不同时刻出现 最大拉应力和压应力,同时板壁最大压应力较最大拉应力具有一定的滞后性。壁板及棱角部位的横向 与竖向最大拉应力值超出混凝土抗拉强度设计值,因此,在进行封闭式箱形渡槽结构的设计中应考虑槽 身的保温或设置适当的温度钢筋来减小或抵抗一定的温度应力,从而避免裂缝的产生,增强结构的安全 性和耐久性。     

南水北调中线沙河渡槽预应力钢束调整综述

南水北调中线沙河渡槽采用梁式渡槽结构形式,上部槽身为预制U形双向预应力C50混凝土简支结构。工程开工后,预应力施工中锚索监测数据表明预应力损失值高于设计值,根据现场实测预应力损失及孔道摩阻对渡槽进行了结构复核,结果表明在槽身内壁局部出现拉应力,为确保渡槽安全运行,经过科研和设计单位的深入研究,对原预应力设计方案进行了优化调整,消除了槽身内壁拉应力。     

克孜河渡槽运行期温度应力耦合分析

渡槽在运行期时水泥水化热已经基本消失,结构处于较稳定温度状态,由于外界气温变化会引起渡槽内部的温度应力变化,同时在日照、环境温度变化和骤然降温时会引起结构内外温差与温度应力变化。为了有效防止渡槽在运行期混凝土槽身开裂,造成不必要的损失,通过三维有限元软件建立克孜河渡槽三维模型,模拟渡槽运行期温度、应力分布规律。结果表明:运行期温度应力较大,通过在渡槽外壁采取保温措施,有效的改善了槽身的应力状态,可为今后渡槽设计提供设计依据。     

基于有限元法的某大型渡槽结构配筋设计

渡槽是引水发电、城镇供水和灌溉等输水过程中跨越山谷洼地等常见的交叉输水建筑物。为精确反映渡槽的承载能力特点,采用三维有限元法对渡槽进行结构分析,研究其应力分布特性,以我国西南地区某大型渡槽工程为例,基于有效控制断面的有限元应力成果进行配筋设计,裂缝宽度可满足规范要求,成果可靠。     

东深供水改造工程现浇预应力U型薄壳渡槽有限元分析

结合东深供水改造工程大型U型薄壳渡槽的结构形式,针对大型U形薄壳渡槽方案,采用有限元方法对其应力进行分析研究,为槽身结构的安全可靠性提供依据。     

大型预应力梁式渡槽应力变形监测与仿真分析

沙河渡槽是南水北调中线建设的关键性工程,采用预制吊装的U形梁式渡槽结构形式,体型巨大、受力情况复杂,其施工和运行的安全性对南水北调中线建设具有重要影响。通过渡槽监测方案设计,监测渡槽跨中截面底部纵向钢筋应力及渡槽应变值,考虑渡槽在1 a监测期内温度变化的影响。采用有限元法建立渡槽在施工期和运营期的有限元计算模型,将有限元计算结果与施工期渡槽纵向钢筋应力和渡槽应变的监测结果进行对比分析,验证有限元模型的正确性。利用有限元计算模型分析了渡槽在运营期应力和位移分布规律,给出了渡槽应力和位移的变化云图,研究了渡槽关键截面内表面的应力变化曲线。结果表明,运营期渡槽在纵向和环向预应力作用下内表面基本为压应力,满足抗裂设计要求;渡槽竖向变形很小,满足刚度设计要求;有限元仿真分析结果验证了渡槽结构设计和施工方案的合理性。     

基于ANSYS的混凝土重力坝稳定性分析

针对某蓄水期重力坝,利用大型有限元软件ANSYS建立有限元模型,通过分析其结构的变形、应力、应变等因素来研究混凝土重力坝的稳定性、混凝土的开裂情况。模拟结果表明,蓄水期该混凝土重力坝的最大变形在坝顶中心位置;最大拉应力主要分布在坝肩,最大拉应力值出现在接近坝底中心位置,其最大拉应力值为3.53 MPa,小于混凝土的抗拉强度,符合大坝安全标准。模拟结果与实际工程较好吻合,可以为混凝土重力坝设计工作提供借鉴。     

南水北调中线兰河涵洞式渡槽结构有限元分析

为确保南水北调中线兰河涵洞式渡槽结构安全可靠,对其进行三维有限元分析。通过计算分析确定在不同工况下涵洞式渡槽关键部位的应力和变形,指出:应把满槽工况作为控制工况;正常运用情况下,渡槽底板(涵洞顶板)跨中、涵洞洞壁与渡槽底板相交处的上表面及涵洞薄边洞壁外侧上部贴角处中间的拉应力较大,相对而言是涵洞式渡槽整个结构的高应力区。     

渡槽运行期间受温度应力影响的稳定性分析

渡槽作为重要的输水建筑物,其运行期受温差影响所产生的温度应力对大型槽深混凝土结构的稳定性会带来严重威胁。为研究渡槽运行期所受水压、气温以及水温耦合条件下对混凝土结构稳定性的影响,以洺河渡槽为研究对象,通过物理试验得到的混凝土基本力学参数建立ANSYS三维有限元数值模型,研究渡槽结构在水压及温差作用的热流固耦合下的稳定性,揭示渡槽结构运行期温度、应力分布规律,并进行稳定性分析。结果表明:渡槽单受水压作用时,应力集中区域为边墙与底板交界位置。受温差与水压共同作用,水位较低时,温度应力对结构稳定性影响较大,顶部最大位移为5 mm;水位较高时,温度应力与水压共同作用导致边墙向外弯曲,顶部挠度可达5 mm;当气温高于水温时,边墙向内侧弯曲,顶部挠度最大达5.4 mm,但水位达到满槽时,受水压力影响,顶部挠度会减小1 mm。     

彭水电站通航渡槽设计与研究

彭水水电站通航渡槽水荷载大、水密性要求高、结构型式复杂。为适应所在地地形、地质及施工条件，研究采用由框架式支墩、简支预应力箱梁和挡水板及防渗层组成渡槽结构体系。根据渡槽功能和运行特点，研究提出该体系的设计控制标准。采用三维有限元对预应力的布置方式、裂缝控制进行了分析研究，通过实梁荷载试验对箱梁受力特性和体系安全度进行了验证。