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。     

鲍川钢筋混凝土矩形梁式渡槽仿真分析

采用有限单元法对鲍川钢筋混凝土矩形梁式渡槽进行了仿真分析,给出了渡槽结构在施工和运行过程中的应力、变形分布规律。分析结果表明,鲍川钢筋混凝土渡槽结构合理,满足设计要求。     

混凝土箱形渡槽日照高温下结构安全研究

在分析箱形渡槽产生日照温差及温度应力的基础,利用ANSYS有限元软件对某渡槽日照温差及温度应力进行了有效的仿真模拟,结果表明:日照温差作用下,在混凝土箱形渡槽槽身内表面无论沿纵向和横向都将产生可观的温度应力,其值均已超过混凝土的抗拉设计强度。所以,在箱形渡槽槽身结构设计中对日照温差作用产生的温度应力必须予以重视,在设计中应配置适当的温度钢筋。     

矩形渡槽在寒潮作用下温度应力分析

渡槽受寒潮影响极易产生裂缝,对渡槽的安全生产造成较大威胁。通过渡槽在寒潮作用下温度变化的基本原理,以某次寒潮的温度变化分析了渡槽在无保温措施和有保温措施的温度应力变化情况。结果表明:随着混凝土强度的提高,温度应力逐渐增大,当强度稳定时,温度应力也趋于稳定;采用合适厚度的聚苯乙烯板和聚氨脂喷涂材料可有效减小渡槽表面的温度变化和温度应力。     

基于实测钢筋应力的某大型渡槽力学参数反演分析

渡槽经长期运行后,其材料力学参数与设计参数存在较大差异,为获得渡槽真实物理力学参数,基于实测钢筋应力进行参数反演分析。首先开展现场通水钢筋应力监测试验获得实测钢筋应力,然后基于三维渡槽有限元计算确定水压因子,进而建立实测钢筋应力统计模型,并采用回归分析法分离出水压分量和温度分量,最后采用正交设计-神经网络模型-数值计算相结合的方法,优化反演渡槽材料力学参数。研究表明:所建立的实测钢筋应力统计模型拟合精度高,反演获得的渡槽内缘保护层混凝土、外缘保护层混凝土、槽身和端部混凝土以及钢筋的弹性模量分别为相应设计参数的37. 87%、34. 97%、66. 23%、63. 79%,该渡槽劣化较为严重。     

大跨度U型渡槽施工顺序研究

大型渡槽受力和结构较复杂,在施工和运行期的应力状态对渡槽的强度安全有直接的影响。为确保大型渡槽结构在施工期和运行期的安全,通过建立某大型渡槽有限元分析的模型,将渡槽在施工中的纵向、环向筋张拉、拆模、变温等过程分成若干荷载步,以混凝土的拉应力为控制标准,用有限元模拟分析多种施工过程,得到满足应力控制标准的可行较优施工方案。     

某大型预应力U形薄壁梁式渡槽结构受力分析

采用通用的有限单元计算软件,对沙河预应力U形薄壁梁式渡槽进行了受力分析。结果表明:U形截面渡槽由于槽身光滑、平顺,因此槽身应力分布均匀,拉应力值较低;人行荷载和风载对渡槽的位移和应力影响很小,在设计水位作用下,槽身结构的竖向位移比空槽大近1倍,说明水荷载对渡槽有巨大影响。     

湿度对薄壁渡槽受力变形的影响分析

混凝土力学特性受湿度影响,且存在湿胀特性。混凝土薄壁渡槽与水接触面积大,输水时间长,故其内部湿度变化会影响自身性能。基于Fick第二定律建立湿度扩散模型,应用物理试验率定了饱和湿度扩散系数。考虑到混凝土弹性模量随湿度的变化和湿胀效应,建立渡槽湿度场和应力场分析模型,以研究分析渡槽槽壁湿度不同扩散深度对渡槽变形及内力性能的影响规律。结果表明,随着输水时间延长,槽壁内湿度扩散深度沿厚度方向呈非均匀分布。湿度扩散深度会影响渡槽变形和应力分布。随湿度扩散深度增加,渡槽纵向挠度有所增加,横向变形有所减小,横向效应大于纵向影响程度。湿度增加使渡槽槽壁内侧压应力增大,外侧拉应力增大,这有利于渡槽结构整体安全,但不利于外侧抗裂。     

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。     

日照作用下箱型渡槽温度场与温度应力研究

分析了箱型渡槽产生日照温差的原因及影响,根据热传导方程和混凝土箱型渡槽边界条件,借助有限元分析软件ANSYS建立了二维模型,对箱型渡槽在两种特殊工况下有、无表面隔热措施时的温度场与温度应力进行了计算分析。计算结果表明,夏季高温工况下渡槽内外表面温差较大,导致其表面产生较大的温度应力,内表面容易产生裂缝;若对槽身外表面采取隔热措施,可有效地减小内外温差与温度应力,可确保渡槽夏季输水安全。     

骤然降温作用下混凝土箱形渡槽横向温度应力分析

阐述了箱形渡槽横向温度应力产生的原因,根据箱形渡槽的温度边界特点,给出了箱形渡槽骤然降温的温差分布形式,并将箱身横向温度应力分成板厚范围内非线性温差自约束应力和箱身横向框架约束应力两部分,按照温度自约束应力的平衡特点和等效线性化的原则,导出了横向自约束应力和非线性温差分布修正系数的计算公式。对深圳水库渡槽的计算表明:骤然降温作用下混凝土箱形渡槽槽身外表面将产生可观的横向温度应力,会导致槽身混凝土出现纵向裂缝,应通过施加横向预应力,提高其抗裂能力。     

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。     

大跨度渡槽结构静力数值模拟研究

本文基于有限单元法以英那河渡槽为例,对大跨度拱式抛物线输水渡槽进行了系统的结构分析和数值计算,对渡槽在实际运行中所承受的各种荷载进行了分析和组合。通过静力分析计算,得出了水压力、风荷载、温度应力作用下主拱圈的内力曲线,以及其最不利内力组合。最后对英那河渡槽进行了横向和纵向稳定性的校核,其结论为拱式渡槽的静力计算和分析提供理论支持和实践经验。     

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。     

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。     

李家扬水站钢筋混凝土渡槽仿真分析

钢筋混凝土砌石拱渡槽是一种常见的调水工程结构。渡槽布置在混凝土垫层上,垫层作用在砌石拱上,该结构受力均匀,承载能力强。采用有限元法对李家扬水站钢筋混凝土砌石拱渡槽进行了受力分析,分析中考虑了结构自重、水压力、地震荷载作用等影响因素,研究了钢筋混凝土砌石拱渡槽结构的应力和变形的分布规律。     

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。     

克孜河南岸干渠跨河渡槽施工期 温度应力耦合有限元分析

针对新疆克孜河南岸干渠跨河渡槽处于高寒区,存在昼夜温差大、大流量、施工难度高的特点,通过三维有限元软件建立渡槽实体模型,模拟渡槽在施工期水泥水化热和外界气温变化而导致的渡槽内部混凝土的温度应力及环境温度变化,以及在温度骤然下降的情况下的渡槽内外温差应力分布规律。结果表明,施工期不采取任何保温措施会导致渡槽槽身温度应力随时超出允许范围,采取保温措施后,渡槽超范围温度应力消失,最终达到渡槽施工期间的防裂效果。     

沙河涵洞式渡槽结构受力分析

采用有限单元法对沙河涵洞式渡槽结构在运行过程中的受力情况进行了计算,分析时考虑了渡槽结构目重、水荷载、河道扬压力、风载、人行荷载、温度荷载等10种计算工况.结果表明:在各种单荷载因素中,对沉降量影响较大的因素是结构自重和渡槽内水荷载,正常运行时温变荷载基本不影响结构的沉降量;涵洞式渡槽结构的最大拉应力发生在渡槽内跨中断面的侧墙与底板交接处,方向为环向;最大压应力发生在涵洞两竖墙之间中部的渡槽底板上,方向为纵向;其他部位的拉、压应力值都比较小.     

漕河渡槽槽身混凝土防裂研究

分析了南水北调中线干线工程漕河渡槽在工程施工初期槽身产生裂缝的原因,产生裂缝的原因为：混凝土内外温差大;混凝土自身结构约束及自重应力大;施工过程中混凝土养护不到位等。通过优化混凝土配合比、选用高效减水剂、优化骨料级配等技术手段控制渡槽槽身混凝土裂缝的产生。