接触和"生死"单元在灌溉塔稳定研究中的应用

小浪底灌溉塔的左侧设置了一道挡墙用来加强侧向稳定性，两者间设置施工缝并进行了接缝灌浆，然而此施工缝可能因地基的不均匀沉降而张开，从而影响灌溉塔的动力稳定性。为了准确地模拟灌溉塔与挡墙间的施工缝，采用了接触单元模拟缝面的闭合、张开和滑动，同时用“生死”单元技术考虑施工过程的影响，建立了灌溉塔的非线性动力接触计算模型，并采用ANSYS程序进行了动力时程法有限元计算。计算结果表明，灌溉塔的抗滑和抗倾覆稳定性满足设计要求，灌溉塔与挡墙间的施工缝隙越大越不利于灌溉塔的稳定。     

小浪底水利枢纽进水塔群抗震设计

对进水塔型及抗震布置进行了优化。按远震，近震和水库诱发地震，对三类塔型进行了拟静力法及考虑基础变形的拟静力法抗倾覆稳定分析，非线性稳定分析，反应谱法有限元动力分析，并进行了孔板塔抗震动力模型试验，分析了塔体抗倾覆及抗滑动力稳定性，塔体动力特性，加速度反应。动水压力反应，动位移反应和动应力反应。试验和动分析结果基本上得到相互验证，计算结果稍偏于安全。计算和试验结果表明，在设计地震作用下，塔体的抗倾覆     

小浪底工程孔板泄洪洞进水塔设计综述

小浪底工程10座进水塔呈"一"字形排列,对孔板泄洪洞进水塔(113 m)这样的高耸结构,进行了拟静力法及考虑基础变形的拟静力法抗倾覆抗滑稳定分析,非线性稳定分析,同时又进行了结构力学及三维有限元静、动态计算,分析应力沿塔体的分布规律,并进行了孔板塔抗震动力模型试验,对塔体薄弱环节采取了相应的加固措施,确保了塔体的稳定及结构的安全.     

高耸进水塔结构塔背回填高度抗震研究

为了得到高耸进水塔结构塔背回填高度的合理值以降低塔体应力,在保证塔体安全运行的基础上降低成本,减少投资,以某工程为例,使用反应谱法计算了进水塔结构在地震作用下的动力响应并分析了塔体的动力特性,采用单因子变量法研究了回填高度对进水塔结构自振频率、变形和应力的影响。结果表明:随着回填高度的增加,塔体自振频率增大,塔体在地震作用下顺水流向和垂直水流向的位移峰值逐渐减小,塔体关键部位拉应力峰值先减小后增大。回填高度在某一高程下,塔体拉应力可达到最小值,同时塔体位移也较合理。综合应力和位移的分析成果,此算例推荐塔体既经济又合理的回填高度为0. 64倍的塔高,即塔背回填高度为35 m。     

回填混凝土对高耸引水塔架动力特性的影响

东庄水利枢纽工程导流洞进水口塔架体型巨大,最大塔高61.5 m,塔体宽度26.5 m,顺水流方向长度26 m,最大设计过流流量5 300 m³/s,塔架所处的岸坡陡峻,因此十分有必要研究该塔架的动力特性。采用反应谱法研究该塔架在地震作用下的动力特性,系统研究了塔后回填混凝土的高度对进水塔的自振频率、变形和应力的影响。计算结果表明：塔体后混凝土回填比在0.80左右时,既能满足塔架结构安全性要求,也可以满足经济性要求。     

考虑地震行波效应的大型水电站高耸进水塔群响应分析

本文基于行波法结构振动反应的基本方程,采用直接加速度多点输入模拟大跨度结构在地震空间变化时的结构振动形态,用动接触方法模拟了糯扎渡水电站进水口整体塔群在地震作用下的响应和相邻塔段之间的相互作用。实例计算表明,对于大跨度高耸结构,地震行波效应对塔体动力反应存在一定的影响,设计中需给予考虑。考虑行波效应时塔段之间分缝张开,而且有塔段碰撞现象。考虑地震行波效应与否对塔体顺水流向位移影响不大,对应力分布及最大值也影响不明显。     

考虑地震行波效应的大型水电站高耸进水塔群响应分析及碰撞研究

摘要：大型水电站进水塔塔群横向跨度大，地震空间效应会对塔群产生影响，工程界十分关注，真实模拟塔群结构对地震行波效应的响应也是计算分析的一个难点。本文采用直接加速度多点输入模拟大跨度结构在地震空间变化时的结构振动形态，用动接触方法模拟相邻塔段之间相互作用。计算表明对于大跨度高耸结构，地震行波效应对塔体动力反应有存在一定的影响，设计中需给予考虑；考虑行波效应时塔段之间分缝张开、而且有塔段碰撞现象；考虑地震行波效应与否对塔体顺水流向位移影响不大，对应力分布及最大值影响不明显。     

金安桥电站进水塔三维有限元静动力分析金安桥电站进水塔三维有限元静动力分析

文章采用大型有限元计算软件建模和计算,对进水塔在静、动力状态下其应力和变形的分布规律进行了研究。通过静力计算分析进水塔结构各部位的应力和位移,验证结构的强度要求。通过动力计算确定自振频率,进而分析地震对塔体结构的影响。     

金安桥电站进水塔三维有限元静动力分析

文章采用大型有限元计算软件建模和计算,对进水塔在静、动力状态下其应力和变形的分布规律进行了研究.通过静力计算分析进水塔结构各部位的应力和位移,验证结构的强度要求.通过动力计算确定自振频率,进而分析地震对塔体结构的影响.     

高耸进水塔塔后回填高度对其抗震性能的影响

针对高耸进水塔塔后回填高度的选取问题,规范未给出通用的取值范围,在计算分析时一般只考虑塔后回填对塔体应力的影响,对塔后回填与基岩交接处的应力涉及较少。在保证进水塔稳定的条件下,采用ANSYS有限元分析理论,建立进水塔三维有限元模型,选用反应谱法计算了进水塔在地震作用下的动力响应,对比分析了不同塔后回填高度对进水塔结构自振频率、位移、塔体应力、回填与基岩交接处应力的影响程度。结果表明:塔后回填高度在一定范围内时,塔后回填能够有效提高塔体的自振频率,改善塔体的位移及应力,塔后回填混凝土与基岩交界面处的应力值有小幅度的增大;当塔后回填高度超过一定值时,回填高度的增加对塔体的自振频率、位移、应力的改善逐渐减弱,塔后回填混凝土与基岩交界面处的应力出现突增。综合分析得出此类进水塔合理的回填高度约为0. 64倍塔高。     

混凝土板与水泥土搅拌桩的抗滑试验研究

为了测定水闸混凝土底板与水泥土搅拌桩体之间的抗剪强度,设计了现场大型原位直接剪切试验方法,用以模拟工程实际。通过对4个加固处理后的水泥土搅拌桩体施加不同的垂直应力,变形达到相对稳定后进行水平剪切试验。针对不同垂直应力下的抗剪强度结果,采用最小二乘法,求解得到抗剪强度参数凝聚力为21.2 kPa,内摩擦角为26.7°。现场试验结果表明,在设计荷载作用下的综合摩擦系数达到设计要求,水泥土搅拌桩具有较好的抵抗闸室底板滑动破坏的特性。     

吉林台一级水电站发电洞进水塔滑模施工

吉林台一级水电站发电洞进水塔拦污栅闸墩和事故门闸井部分高程混凝土浇筑采用液压滑模施工,滑升高度分别为56.000m和53.475m,可节省工期约150d,相应的经济效益显著。该工程液压滑模的设计、组装、钢筋安装、混凝土浇筑及缺陷处理、滑模施工技术等经验,可供有关工程参考。     

向家坝混凝土系统拌和楼地基处理设计

向家坝水电站300 m高程混凝土系统4×4.5 m3拌和楼位于承载力较低的松散填方区，对地基承载力和变形控制都要求高。通过强夯结合换填垫层进行地基加固处理，并采用筏板基础形式，使拌和楼地基承载力和地基沉降变形量满足规范和设计要求。经过两年多运行监测表明,拌和楼地基沉降及沉降差异满足设计要求,保证了上部拌和楼的正常运行。简要介绍了其地基处理和基础设计，对深厚回填地基上重载建筑物基础处理方式的选择具有较好的指导意义。     

深厚覆盖层上高混凝土闸坝静力特性研究

丹巴水电站坝型为混凝土闸坝,最大坝高42.0 m,闸坝基础河床覆盖层深厚,最大厚度达133 m,为世界上拟建于深厚覆盖层上的最高闸坝工程。通过对闸坝进行静力特性研究,研究了闸基沉降、不均匀变形、闸基稳定等关键技术难题,分析结果表明:采用合适的基础处理方案,闸坝基础沉降与不均匀变形得到有效控制、坝体与基础的应力变形协调性较好、闸底板及防渗墙应力状态较好,可满足工程安全运行的要求。     

流量对事故闸门门体水力荷载影响数值模拟研究

抽水蓄能电站事故闸门动水闭门可靠性及门体水力荷载特性一直是闸门设计和运行中的核心问题,本文通过数值模拟,对响水涧抽水蓄能电站上库进水口事故闸门在不同事故流量工况下动水闭门过程的门体水力荷载进行研究,并与模型试验结果进行比较分析,相同事故工况的数值计算成果和模型试验成果吻合较好,表明采用RNG k~ε模型和VOF方法对平面闸门动水关闭的非恒定流过程进行数值模拟能够取得较好的结果。数值模拟计算结果表明流道的过流量对事故闸门门体水力荷载影响显著,初始事故流量越大,闸门动水关闭过程中闸门区满流向明流过渡时刻的闸门相对开度越大,闸门上游底缘上托力越小,事故闸门动水闭门的持住力相应越大。事故流量由151 m~3/s增大至800 m~3/s时,闭门持住力增大约20%。计算分析结果可为相关闸门的设计和运行提供参考。     

弧形闸门支铰大梁梁高优化分析

弧形闸门支铰大梁的梁高关系着闸室的稳定和施工经济问题。以某泄洪洞进水塔的弧形闸门支铰大梁梁高优化设计为例,利用ABAQUS有限元计算方法对不同梁高的支铰大梁进行了结构计算和应力分析,研究大梁在弧形闸门推力作用下的变形和其与侧墙交界面上的应力分布情况。结果表明:在考虑山体作用后,梁高为3.5 m的支铰大梁其最大主拉应力已低于混凝土的抗拉强度设计值,在保证支铰大梁结构安全的基础上,兼顾了工程经济效益。可为今后弧形闸门支铰大梁设计提供有效参考。     

液压自爬升悬臂模板在进水塔混凝土施工中的应用:以白鹤滩水电站为例

白鹤滩水电站进水塔施工具有混凝土体积大、结构复杂、精度要求高、模板提升量大、大风天气多等特点,安全问题突出。为保证进水塔安全高效施工,对液压自爬升悬臂模板施工技术进行了研究。对塔体外围及缝墩、边墩和拦污栅墩头分别个性化地选配了直面和圆弧液压自爬升悬臂模板。对塔体混凝土入仓方式和分仓设计进行了优化,同时对模板埋件进行了复核计算。检测结果表明：进水塔混凝土最大体型偏差19 mm,平均偏差8 mm,满足设计要求,效果良好。相关成果值得在类似工程推广。     

三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门水力学及流激振动试验研究

本文针对三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门动水关闭过程门体的水力学及流激振动问题,按重力相似准则和水弹性相似准则研制了比尺为1∶20事故闸门的水力相似模型和完全水弹性相似模型。通过模型试验,研究了事故闸门动水闭门过程中门体水力荷载和流激振动响应特性。研究结果表明:闸门上游底缘倾角由47°增大为57°时,上游底缘的最小压强由-98. 0 kPa增大为271. 8kPa,有利于防止闸门底缘附近发生水流空化及减小闸门闭门力。研制的事故闸门水弹性模型试验模态结果与数值计算结果吻合较好。该事故闸门水弹性相似模型能够更直接的测量分析闸门的流激振动响应特性,为闸门的设计和运行提供技术支持,并可为类似工程事故闸门的结构优化设计及运行提供参考。     

阿尔塔什水利枢纽工程混凝土面板堆石坝抗震工程措施及静、动力有限元计算分析

鉴于强震区200 m级超高混凝土面板堆石坝所面临的变形控制难、坝体抗震等级高、砂砾石覆盖层深厚等诸多设计难点,结合阿尔塔什混凝土面板堆石坝坝体结构、坝壳料设计,借鉴已建工程经验提出抗震工程措施。通过建立坝体、覆盖层的三维有限元模型,堆石料静力本构分析采用邓肯张E-B模型,动力本构分析采用等效黏弹性模型,分析了考虑抗震工程措施的坝体抗震能力。结果表明:坝体在竣工期、正常运行期、正常运行+地震三个工况下的变形规律合理。混凝土防渗墙和面板结构中最大拉、压应力均可满足所选混凝土材料的规范要求。坝顶下游坝坡设置浆砌块石护坡后可有效减弱该区域局部动力剪切破坏和浅层滑移。坝顶上、下游边坡布置阻滑钢筋网以及适当提高填筑料的相对紧密度、孔隙率,可以有效提高大坝坝坡的抗震稳定性和坝体抗震能力。研究成果以期为今后300 m级面板堆石坝工程设计上提供借鉴。