胶凝砂砾石坝模型试验研究

采用水工结构模型试验法,探求胶凝砂砾石坝应力分布情况。通过胶凝砂砾石坝整体模型试验及坝体分层分级加载模型试验,得到了坝体在水荷载作用下的应力分布情况以及在坝体自重影响下的应力分布情况:受自重影响,坝体和坝基都处于受压状态,呈中间大两边小的分布形态;上游水荷载作用在坝体上后,使得坝体应力分布发生变化,最大应力区出现在坝基面中下游部,坝体水平向位移呈下游位移,整体为上部位移大于下部位移,最大值出现在坝中部位。     

动荷载作用下混凝土重力坝应力及稳定性分析

为研究地震荷载作用下重力坝稳定及应力变形规律,通过有限元数值模拟方法对溢流坝段和非溢流坝段进行了三维模型计算.地震荷载组合作用下,坝体水平位移更大,坝顶部水平位移最大,坝踵处竖向位移最大;坝体的最大大主应力、小主应力也更大,且坝踵处大主应力最大,廊道附近小主应力最大;坝体的安全系数最小,且在相同荷载组合下溢流坝段的安全...     

地震荷载作用下路堤式加筋土挡墙结构力学特性数值分析

基于有限元数值模拟, 分析了路堤式加筋土挡墙在自重荷载作用下的水平位移、竖向沉降以及基底垂直应力的分布规律, 研究了地震荷载作用时, 不同激励加速度条件下路堤式加筋土挡墙加速度的放大效应以及对其水平位移的影响。计算结果表明:在结构自重荷载作用下, 挡墙基底垂直应力呈曲线分布;路堤中心竖直沉降最大, 路堤水平位移沿高度呈现凸肚状;地震荷载激励加速度峰值越大, 加速度放大效应越明显, 水平位移随激励加速度增大, 其变化幅值增大;不同路堤, 存在最优R_inter值。     

考虑外平台影响下海上风机单桩基础结构地震动力响应分析

随着海上风机单桩基础的广泛应用，分析单桩基础及其附属结构在地震荷载作用下的动力响应具有重要意义。为此，采用ABAQUS有限元分析软件建立了单桩-外平台整体结构模型，采用粘弹性边界法模拟地震荷载施加，分析了地震作用下整体结构的动力响应情况，并探究了外平台对单桩自振特性及响应的影响。研究结果表明：地震荷载作用下，单桩-外平台整体结构的应力最大值出现在工作平台和支撑杆连接处，水平位移最大值出现在顶部工作平台上，牛腿应力和位移相对较小；外平台对单桩的自振频率具有减缓增大的作用，可降低基频，且会小幅度增大单桩基础应力，对单桩基础的稳定工作不会产生较大影响。     

重力坝结构模型重复性试验研究

某水利枢纽非溢流重力坝同一坝段的两个相同模型,分别进行了在设计荷载作用下的应力及变形分析和超载作用下的稳定性分析试验,得出该重力坝段的应力分布、位移情况和破坏机理。在此基础上,对两个模型的试验结果进行对比分析,得出由两个模型求得的原型的应力及位移值之间的相对误差均不超过10％,证明了通过结构模型试验对原型进行应力及位移分析的可靠性及试验的可重复性。在稳定性分析方面,利用结构模型破坏试验模拟了原型在超载作用下的破坏机理。     

卸荷裂隙岩体在桥基荷载作用下的力学行为研究

为研究卸荷裂隙附近岩体在桥基荷载作用下的力学行为,在分析桥基和岩体相互作用以及裂隙模拟方法的基础上,建立了二维有限元模型,分析卸荷裂隙不同的深度和倾角下,裂隙表面的位移和应力影响系数变化情况。结果表明：桥基荷载下,裂隙表面的位移以竖向位移为主;应力影响系数随着裂隙深度先增加后减小,最后趋于固定值;卸荷裂隙倾角达到90°时,应力影响系数急剧增大,这说明竖向裂隙对边坡的应力影响最大。     

水利工程基础设计地基承载力的确定与分析

水利工程地基的稳定性问题一般都源于地基的变形强度和其所受承载力等因素。其中地基的变形一般不是人为确定的,而是水工建筑物荷载通过基础传递给地基,使天然土层原有的应力状态发生变化,即在基底压力的作用下,地基中产生了附加应力和竖向、侧向或剪切变形,导致建筑物及其周边环境的沉降和位移。     

高水头水电站压力钢管伸缩节动力安全研究

采用物理模型和数学模型相结合的途径,系统研究了不同运行工况下作用于高水头水电站压力钢管伸缩节导流筒的动水压力荷载和流激振动响应特性;通过数学模型研究了导流筒结构的振动模态特征以及结构的动位移和动应力等参数;根据水动力作用荷载及结构响应特征参数分析,提出了控制导流筒振动位移的优化布置方案。分析结果表明,优化布置方案对控制水动力荷载作用下产生的位移和应力取得了满意效果。     

车辆荷载作用下路堤边坡动力特性分析

为了深入研究交通荷载作用下路堤和边坡的土体动力响应特征,使用ABAQUS有限元软件对路堤和边坡上的土体在交通荷载作用下的应力、运动和振荡频率等因素进行数值模拟分析.结果显示,在交通荷载作用下,整个边坡的主应力表现较为集中,且最大的主应力则表现在压应力;相同检测点的竖向位移和水平向位移之间的时空关系基本上呈线性相关,且时空关系是正相关,水平向位移远远超过竖向位移.土体的振动频率会随着土体的深度和距离的增加而减小,土体的振动特性持续时间要大于实际工程中的交通荷载施加过程所花时间,随着交通荷载不断作用在路基路面,路基边坡的安全性将受到严重威胁,本研究结果对于评价交通荷载对边坡稳定性的影响及对类似工程的设计和施工具有一定的参考作用.     

三维有限元静力分析在小型引水式电站厂房中的应用

结合某小型引水式电站厂房,利用三维有限元分析软件ANSYS对水电站厂房水下部分结构进行三维有限元分析。通过对指定4种荷载工况下的三维有限元静力分析得出厂房在各工况下的整体应力、位移情况和指定截面的应力、位移情况,并对各种工况下的应力极值以及位移极值和指定截面的应力、位移情况进行了比较。     

基于三维有限元的弧形闸门安全稳定性分析

弧形闸门具有启闭力小、过流流态好等优点,但在高淹没度条件下启闭时,水流脉动压力会对门体的安全运行造成极不利的影响。结合某水利枢纽工程实例,利用有限元软件对闸门结构静动力、自振特性、脉动压力频谱等进行了分析。结果显示,各工况条件下的闸门应力均在材料强度的允许范围内,且闸门各方向的位移均较小,表明闸门结构的强度和刚度均可满足设计要求。     

二维湍流外力尺度影响的格子Boltzmann方法研究

该文基于格子Boltzmann方法,研究系统外力尺度kmax/kf对二维湍流的能谱和统计行为的影响。考虑了两种系统外力(高斯力和Kolmogorov力)和三种外力尺度max/fk k。在不存在线性摩擦力情况下,验证了描述二阶涡量结构函数与能谱关系的Benzi理论。研究表明:当外力尺度kmax/kf逐渐增大时,Kolmogorov外力情况下的二阶涡量结构函数与能谱之间的关系逐渐符合Benzi理论。在存在线性摩擦力情况下,出现能谱双能级。随着外力尺度kmax/kf逐渐增大,Kolmogorov外力情况下的直接惯性区能谱逐渐接近Kraichnann理论。在两种系统外力情况下涡量场和速度场的概率分布函数(PDF)具有指数尾迹,与Falkovich和Lebedev理论预测的结果一致。PDF随着kmax/kf增加有更大的峰度(Kurtosis),这意味着在直接级联惯性区具有更强的间歇性。     

高耸钢筋混凝土进水塔结构抗震稳定性分析与安全评估

为验算某水电站进水塔的抗震稳定性,基于ANSYS软件,采用振型分解反应谱法研究了进水塔结构在三向地震作用下的动力响应。然后将动力计算结果与静力计算结果叠加,通过ANSYS的二次开发技术求得不同工况下塔基面轴力、剪力和弯矩,进而分析了进水塔结构的抗滑、抗倾覆、抗浮稳定性。结果表明此进水塔的抗震稳定性符合规范要求,可供同类工程的设计与研究参考。     

倾斜岸河流和水库水面污染带下的污染物质量浓度分布

基于静止水体中横向和垂向扩散系数不相等的瞬时线源二维扩散的解析解,推导出水面有限宽瞬时污染源二维扩散的质量浓度分布计算公式。在顺直倾斜岸坡大宽度深水情况下,基于横向和垂向扩散系数不相等的角形域映射原理,推导出倾斜岸水面瞬时污染带下角形域中二维扩散污染物质量浓度分布的理论公式。计算与分析结果表明,在简化条件下该公式与理论解完全一致,角形域倾角对污染物的质量浓度分布影响较大,角形域内质量浓度分布具有随倾角参数为奇、偶数而不同的特性,计算点距离岸坡顶点越近,角形域倾角对污染物质量浓度分布的影响越大;横坐标越大,影响越小;水深越大,影响也越小。     

海上风电机组基础浪致疲劳分析

给出了海上风电机组基础波浪荷载导致的疲劳损伤计算方法。基于随机波浪理论,依据海浪谱将随机波浪转换为一系列线性波的组合,由Morison方程计算得到波浪荷载并进行线性化。根据线性波浪荷载作用下结构的动力分析,求得结构响应并计算得到频域范围内的结构应力传递函数。根据海浪谱和应力传递函数,进而得到结构的热点应力谱。由某海域的海况分布,依据Miner线性累计损伤准则,通过假定结构长期热点应力分布为短期Rayleigh分布的组合,计算得到结构在设计周期内的累计疲劳损伤。以某单桩基础为例,验证了计算方法的可行性。计算方法对海上风电机组基础的浪致疲劳设计具有参考价值。     

向家坝升船机的抗震计算

在论证向家坝升船机抗震设防标准的基础上，分别用《水工建筑物抗震设计规范》的标准谱、柯依那(Koyna)地震波和帕柯以玛(Pacoima)震波计算反应谱对向家坝一级全平衡重垂直升船机塔楼结构进行了振型叠加的动力反应分析和相应的静力计算．结果表明，升船机塔楼结构的动位移、动应力和静动综合反应满足设计要求．     

混凝土应变率效应产生机理探讨

混凝土材料在动载作用下存在应变率敏感效应，其产生机理尚待深入研究。本文进行了全级配混凝土试件的细观数值模拟，分析了地震荷载作用下惯性、阻尼以及其它因素对动载增强效应的影响，讨论了所引入率效应强化参数的物理意义，同时分析了静载和动载作用下混凝土裂缝形态、变形滞后效应和损伤滞后效应。通过混凝土细观力学数值试验，分析研究了有关混凝土材料的声发射试验和CT观测成果、Eibl等人的惯性效应理论以及Stefan效应理论，认为在动载作用下混凝土材料变形的滞后性产生了损伤滞后性最终表现为应变率强化效应。     

粉煤灰坝填筑压重和振动对下卧输水隧洞的影响

陕西一电厂的粉煤灰库区下部基岩内埋设有邻近水库的3~#输水隧洞,隧洞已建成且埋深较浅。粉煤灰坝填筑过程中的压重及碾压振动会引起下卧输水隧洞衬砌结构的围岩压力发生变化,从而对隧洞衬砌结构的安全造成威胁,需要评估。为此,利用ADINA建立隧洞衬砌结构的静、动力分析模型,分析粉煤灰坝填筑过程中的静力荷载作用及灰土、初期坝和各级子坝顶部振动碾压的静动力耦合作用对隧洞衬砌结构的影响,对静荷载作用下的隧洞衬砌结构进行偏压复核和剪压复核,并总结振动荷载下加速度幅值和竖向位移的空间分布规律。研究表明:随着粉煤灰的堆填,隧洞衬砌结构竖向位移和内力逐渐增大,其中,隧洞拱顶竖向位移最大,最大值达到了0.005 m,隧洞拱脚附近衬砌结构的轴力、剪力、弯矩最大;隧洞衬砌结构的轴向承载能力不符合要求,剪切承载能力符合要求;激振频率对振动加速度幅值的影响主要集中在40 m埋深范围内;动、静力荷载作用下隧洞衬砌结构最大值出现位置基本一致,静动力耦合作用下隧洞衬砌结构内力最大值为静力荷载作用下的1.01～1.09倍,静力荷载作用是影响隧洞衬砌结构内力的主要因素。     

考虑地基分布反力的弹性基础板有限元计算

按平面问题与薄板弯曲问题描述基础板，建立了基础扳同地基接触面上的节点位移与板中心面位移之间的转换关系式．假设板上荷载按分布力形式传递到地基中，根据半无限空间上某节点力与该处的位移关系，用高斯积分法建立了地基表面分布力与节点位移关系表达式．据此，再根据地基与板间的位移协调及静力平衡条件，建立了以板的中心面位移为未知量的有限元方程．算例表明，考虑地基分布反力十分必要．     

用直裂缝平台巴西圆盘确定混凝土的动态断裂韧度

采用一种直裂缝平台巴西圆盘试件，在分离式霍普金森压杆系统上研究了混凝土动态起裂韧度的测试方法。该方法基于一维应力波理论，利用压杆上的应变信号计算试件所受的动态冲击载荷P(t)，结合动态有限元法求得试件相应的动态应力强度因子KI(t)，再由试件上应变片测得的起裂时间tf对应的临界动态应力强度因子KI (tf)，即为混凝土的动态起裂韧度KId。试验表明，混凝土的动态起裂韧度高于在材料试验机上测得的静态断裂韧度，因为在动态加载情况下，圆盘试件除在预制裂缝方向产生与静态加载一样的裂缝扩展外，还产生大致平行于预制裂缝方向的多重裂缝扩展破坏现象。试件破坏模式、临界破坏时间等是影响混凝土材料动态起裂韧度测试结果的重要因素。