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。     

在役钢筋混凝土渡槽多失效模式时变可靠度分析

传统渡槽可靠度分析大多只考虑失效模式的单一性,为此,基于混凝土碳化模型与钢筋锈蚀模型提出了在役钢筋混凝土渡槽多失效模式的时变可靠度计算方法。利用Monte-Carlo法建立了单一失效模式的时变可靠度与失效概率计算方法,在单一失效模式的基础上采用PNET算法给出了多失效模式时变可靠度模型,运用Matlab软件编写了程序,对某在役钢筋混凝土渡槽结构在单一失效模式与多失效模式下的时变可靠度与失效概率进行了计算分析,结果表明:考虑多失效模式的渡槽可靠度小于单一失效模式的可靠度,计算结果更加合理;考虑渡槽多失效模式的时变性,能更好地掌握结构可靠度随时间的变化情况,给渡槽结构的耐久性做出合理的评价;采用多失效模式时变可靠度对渡槽的可靠度进行计算,与单一失效模式计算结果相比更符合渡槽实际。     

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。     

施加预应力锚索的渡槽结构应力变形特性研究

以尼勒克沟渡槽为例,建立预应力渡槽的三维有限元模型,计算5种过水工况对应的应力和位移,与未考虑预应力的渡槽模型进行对比,结果表明:素混凝土渡槽在纯自重情况下受力较均匀,但不能承受较大的拉力;施加预应力锚索对渡槽在自重、水荷载、风荷载下的拉、压应力及应变的分布有所改善,提高了结构的可靠性和稳定性。     

预应力混凝土渡槽结构三维有限元分析

结合南水北调中线工程的重要建筑物——漕河渡槽,运用三维有限元法对预应力混凝土渡槽结构的受力性能进行分析。依此证明所采用的渡槽结构型式及尺寸、预应力筋的布置方案是合理的,渡槽结构应力、变形满足规范要求。     

尼勒克沟渡槽横向地震反应分析

采用有限元分析方法,建立尼勒克沟渡槽三维有限元模型,并以尼勒克沟渡槽的自振频率和振型为基础,采用静力法和地震反应谱分析法对尼勒克沟渡槽进行横向地震反应分析.结果表明:尼勒克沟渡槽结构形式、尺寸和预应力筋的布置是合理的,渡槽结构的应力、应变满足规范要求,但渡槽槽身侧墙临水面拉应力较大,建议增加该处预应力钢筋的数量,以提高渡槽的整体抗拉强度.     

沙河预应力矩形渡槽运营期有限元仿真分析

采用通用的有限元计算软件,对沙河预应力矩形渡槽进行了三维有限元分析。考虑了渡槽在运营过程中的8种组合工况,得出了渡槽结构中应力和位移的分布规律。为预应力矩形渡槽运营期的设计提供了一定的理沧依据。     

沙河U形渡槽预应力张拉试验研究

南水北调中线工程沙河渡槽为预应力渡槽。为了掌握预应力渡槽施加预应力后应力损失情况，于渡槽正式架设前，在施工现场建造了预应力锚索张拉试验台，对渡槽纵横向预应力锚固情况进行了测验与分析。介绍了张拉台的设计方案、测验过程及改进测试精度的措施。通过试验，获得了锚索孔道摩阻系数、锚固回缩损失、锚圈口锚力损失等重要参数，为设计和施工提供了依据。     

大型预应力渡槽有限元分析与试验验证

针对常规等参单元无法正确反映渡槽槽身薄壁结构弯曲变形及应力的缺陷,引入安得费格三维强化假定应变单元模式,对东改大型预应力渡槽采用三维有限元进行分析计算,并将计算成果与现场试验结果进行了对比验证分析。     

南水北调中线工程泲河渡槽三维有限元分析

南水北调大型渡槽流量大、跨度大等特点,对渡槽的设计提出了更高的要求。结合南水北调泲河渡槽的工程实例,运用三维有限单元法对该渡槽的受力性能进行模拟,同时重点考虑预应力和温度荷载的影响,研究了渡槽槽身各部位控制断面的应力、变形分布规律。计算结果表明:槽身截面设计和预应力筋布置方案合理,应力和位移均在允许范围内,满足抗裂和挠度要求。     

鄂北地区水资源配置工程大跨度预应力渡槽三维有限元分析

鄂北地区水资源配置工程孟楼渡槽长4.99 km,设计流量38 m3/s,由于基岩埋藏较深,采用摩擦桩基础,承台上为空心混凝土重力墩,槽身采用大跨度预应力渡槽。通过对渡槽跨度的比较分析,认为采用30 m跨预应力混凝土渡槽较为合理。为此,重点对30 m跨矩形预应力渡槽槽身在各种荷载组合工况下的应力变形和环境温度影响进行了分析,验证了结构尺寸的合理性,优化了预应力钢筋的布置。     

隔河岩升船机BL4梁预应力张拉的应力应变特性

 为降低隔河岩升船机BL4梁拉应力，对BL4梁采用了预应力锚索措施。为了解预应力锚索张拉时的应力分布，在BL4梁悬臂的混凝土表面粘贴应变片，进行现场监测。监测成果表明：随锚索预应力增大，梁悬臂的压应力也逐步增大，最大压应力为-5.54 MPa，未出现拉应力，表明张拉效果良好。     

南水北调涵洞式矩形渡槽运营期有限元仿真分析

采用结构优化设计方法,借助三维有限元分析软件ANSYS,针对大型涵洞式矩形渡槽结构方案,建立了渡槽的有限元模型,考虑了渡槽在运营过程中的10种工况组合,通过计算和实验数据进行分析,对比这些方案和模型的原理、方法、结果及其在实际工程应用中存在的问题,得出不同过水量下槽体结构应力及位移的变化规律等结论,计算结果具有较好的精度,满足工程要求,为同类预应力矩形渡槽的设计提供理论依据和指导。     

预应力U型薄壳渡槽结构静动力分析

采用壳体单元和三维等参单元，对大型预应力U型薄壳渡槽静动力特性进行了三维有限元分析。给出了静力分析结果，并与模型试验作了对比。结果表明：结构最大压应力和最大拉应力均满足强度要求。最大位移也满足刚度要求，同时进行了结构的动力特性的计算分析，为渡槽的抗震设计提供依据。     

柱壳有限条元法在预应力U型薄壳渡槽稳定性分析中的应用

本文采用半解析有限元法建立了用于U型薄壳渡槽稳定性分析的柱壳有限条元模型，推导出了稳定性问题的特征方程，确定了渡槽结构失稳的临界应力，编制了相应的计算程序。通过与简支的单向受压板和四边简支单向纯弯板的稳定性问题的理论解的对比，验证了模型的合理性和精确性。计算结果说明，以结构的最大压应力小于失稳临界应力为准则，可对预应力U型薄壳渡槽稳定性进行判断。     

湍河渡槽槽身预应力施工技术应用及效果评价

根据湍河渡槽原型试验槽试验数据,研究了湍河大跨度薄壁U型渡槽工程双向预应力张拉施工工艺,提出了详细的、可操作性的预应力张拉、灌浆和封锚的施工工艺,并结合湍河渡槽的安全监测数据对张拉效果进行评价。结果表明:采用该施工工艺可以满足渡槽质量控制要求,对同类渡槽工程预应力张拉的设计施工具有一定的借鉴意义。     

大流量薄壁渡槽槽身张拉工艺仿真研究

沙河渡槽工程是南水北调中线的主要控制性工程,渡槽槽身为预应力钢筋混凝土梁式结构,单跨30 m,槽身U型,直径8 m,槽身壁厚35 cm,共228榀槽。槽身纵向预应力钢绞线27束,采用两端同时施加预应力方式,环向预应力初步设计119束,张拉施工量大,按老的张拉方法,待张拉全部完成后再将槽身起吊、移动,占用预制台座的时间长,必将严重制约槽身预制的施工进度,进而会影响整个渡槽工程的完工时间。研究项目通过建立张拉仿真模型,对渡槽预应力钢绞线的张拉施工顺序产生的应力场进行仿真研究分析,优化了环向预应力筋布置,优选出合适的张拉次序,采用分级、分步张拉方式,减少张拉工艺占用台座的时间,将大量张拉工作量放在存槽台座上完成,提高了预制效率及预制进度。     

考虑不均匀沉降影响的多厢互联预应力渡槽安全评估研究

多厢互联式渡槽是针对南水北调输水量大而专门提出的一种新型渡槽结构型式,与传统单厢渡槽相比,这种新型渡槽纵向与横向尺寸相差不大,并采用三向预应力设计,导致其横向刚度与纵向刚度相差不大,承载以后的受力表现更像板而不是梁,这种结构挠度变形很小,但对不均匀沉降变形异常敏感。为此,以某三厢互联预应力渡槽为例,通过对现有沉降变形监测资料进行分析,提出了两种不同类型不均匀沉降变形模式,即"一头倒"和"扭麻花"沉降变形模式,并指出实际不均匀沉降是上述两种的复合模式。同时,当不均匀沉降发生时,将会改变槽身受力状态,对渡槽安全运行产生不利影响;随着不均匀沉降变形增大,槽身内壁及外壁应力状态逐渐恶化,内壁受拉区范围逐渐增大,最大拉应力值也逐渐增大;该不均匀沉降变形达到当前状态的1.5倍时,槽身内壁环向正应力将超过1.70 MPa,内壁存在很大的开裂风险。     

预应力混凝土渡槽温度影响及设计研究

结合南水北调中线工程左岸排水预应力混凝土渡槽结构设计,针对渡槽太阳暴晒温差变化剧烈、长年处于无水状态、洪水期过流历时短且流量变化大等特点,提出了左岸排水预应力混凝土渡槽结构的设计思路。同时根据三维有限元数值模拟计算结果,对比分析各荷载工况下渡槽的受力分布规律,进一步明确了温度效应已成为排水渡槽结构设计中不可忽略的重要因素之一,验证了渡槽设计思路的合理性、有效性。研究成果对同类结构的设计与施工具有重要的工程参考价值。     

大型预应力混凝土空腹桁架渡槽结构设计研究

结合南水北调中线总干渠左岸排水河西沟渡槽结构设计研究，对大型预应力混凝土空腹桁架渡槽的结构型式、受力性能和施工方案进行了分析探讨，为工程设计和应用提供了科学依据。