大型预应力混凝土渡槽结构受力性能试验研究

本文介绍南水北调中线工程河南段初步设计中提出的跨度为40m、双箱矩形断面大型预应力混凝土渡槽结构的1：5仿真模型试验研究情况，对预应力混凝土渡槽结构仿真模型试验中结构自重的模拟与结构承受水荷载作用前初始应力状态的建立，水荷载施加方法等关键技术问题进行了分析讨论，试验结果表明，采用调整混凝土初始预应力的方法模拟预应力混凝土渡槽结构在结构自重作用的受力状态是可行的，采用单面橡胶和钢结构组成的单腔和多腔加载水囊可以准确地模拟渡槽中水荷载的作用，采用全自动数据采集处理系统是保证大型结构模型试验数据采集同步而精确的必要设备条件，为大型预应力混凝土结构模型试验提供重要成功经验。针对渡槽单箱承受水荷载和双箱承受水荷载时主要构件的性能测试结果，提出各构件的设计方法和结构构造措施以及需要进一步改进的结构设计建议。     

PCCP受载响应分析中三种预应力施加方法的比较研究

本文重点开展PCCP受载响应分析中三种预应力模拟施加方法的比较研究。将等效荷载法、等效降温法和缠丝模型这三种PCCP的预应力模拟施加方法应用于南水北调中线4m内径的埋置式PCCP,模拟施加其预应力场,并对其进行受载响应的数值模拟分析,还对该PCCP进行了原型压力试验,并将试验结果与计算结果进行综合对比分析。结果表明,计算结果与试验吻合较好,均能反映PCCP的受载响应规律;但等效荷载法不能考虑钢丝的刚度贡献和承载作用,给出的PCCP的起裂荷载和爆管荷载偏低;等效降温法不能反映钢丝的实际应力应变状态;缠丝模型不仅能考虑钢丝刚度贡献和承载作用,反映钢丝的实际应力应变状态,还能描述钢丝与其余部件的相互作用,具有更好的适用性。说明今后更适合以缠丝模型作为PCCP数值模拟分析的基础,进一步对PCCP的断丝响应以及结构安全性进行深入研究。     

小浪底排沙洞混凝土衬砌不同阶段预应力变化实测分析

小浪底排沙洞是我国首例采用双圈环绕无粘结预应力混凝土衬砌的水工隧洞，本文对这一新型结构形式和特点进行了简单介绍，井根据观测仪器所获得的大量实测数据，对不同阶段(预应力施加、回填灌浆和过水运行)混凝土衬砌和锚索中的有效预应力变化及混凝土徐变变化规律进行了探讨。实测资料表明，采用双圈环绕无粘结预应力技术，可实现理想的预应力效果和均匀的环向应力分布。围岩开挖的质量对环向预应力分布的均匀性具有重要影响；对预应力施加需时较长的实际结构，混凝土的徐变应变在观测仪器的总应变变化中占有不容忽视的比例，其大小与预压应力和持荷时间成线性关系，可按ε0＝α∑σiti进行计算。过水运行阶段的实测数据表明，该工程混凝土衬砌中所建立的预压应力足以抵抗最高设计运行水位下的内水压力而实现不裂不渗。     

随机地震作用下大型渡槽结构可靠性求解方法

基于混凝土连续介质损伤力学和概率密度演化理论,结合物理随机地震动建模方法和精细化有限元分析程序,建立了大型渡槽结构随机动力反应分析与可靠度评估框架。以某大型钢筋混凝土渡槽结构为研究对象,采用OpenSEES基于纤维梁单元建立其三维有限元分析模型。以工程地震动物理随机函数模型生成的100条随机地震动样本及相应的赋得概率为基础,开展该渡槽结构的随机地震反应分析,获取渡槽结构的随机动力响应。进而通过概率密度演化方法可获得结构响应的概率密度随时间涨落情况。以渡槽槽墩极限位移角响应为吸收边界条件,可获得不同给定阈值条件下渡槽结构的动力可靠度指标。所建议的分析框架和方法将为渡槽结构的抗震分析与可靠性设计提供重要借鉴。     

高效预应力混凝土压力管道试验与技术经济比较

本文结合黄河小浪底水利枢纽工程排沙洞预应力混凝土衬砌方案论证,介绍了在施工现场进行的采用双层双圈环形无粘结预应力钢绞线和单圈有粘结预应力钢绞线对衬砌混凝土施加预应力的1∶1模型试验研究概况.对两种模型在预应力施加阶段管壁混凝土的环向应力、径向应力和径向变形以及管壁混凝土出现环形裂缝的原因等试验结果进行了对比分析,并从结构性能、施工程序、材料用量、防腐维护等方面对其技术的先进性和经济性进行了综合评价,提出了改进设计建议及施工应注意的问题.     

飞机撞击AP1000核岛屏蔽厂房的有限元分析

本文采用经典的显式有限元动力程序LS—DYNA,模拟商用大型飞机对AP1000核岛屏蔽厂房的撞击。混凝土有限元动力模型采用Holmquist—Johnson—Cook45型,模拟混凝土在大应变、高应变率和强挤压下的非线性性能,同时评估屏蔽厂房的抗飞机撞击能力。     

基于增量位移模式的施工期坝基综合变模反分析

本文从实用角度出发,论述利用大型通用软件MSC.Marc及其用户子程序实现初始地应力场施加的方法,在此基础上模拟坝基岩体的开挖;考虑到开挖施工过程的影响,提出基于增量位移模式的加权逆解反分析计算方法;以小湾拱坝为工程实例,建立模拟坝基开挖的有限元模型,反演该坝基综合变形模量,获得坝基的初始变形场,为后期模拟小湾坝体浇筑加载过程奠定基础;最后还与遗传优化算法计算结果作了对比。计算结果表明,文中提出的方法方便简洁,结果合理,具有较强的实用性。     

考虑重力坝纵缝结合程度的非线性有限元数值模拟

为了对老化混凝土重力坝纵缝进行较为合理的模拟,在分析接触面法向和切向非线性受力特性的基础上,详细给出了具有厚度的接触面单元的法向和切向本构关系模型,特别是针对工程中实际问题提出了适合描述纵缝结合程度的法向关系新模型,编制了有限元计算程序.该程序对接触面非线性计算采用增量迭代法,实现了接缝单元强度校核时的结点不平衡力计算与单元法向嵌入控制时的嵌入调整同步进行.本文利用典型算例验证了该程序的合理性、精确性与普适性.最后,通过对一实际老混凝土重力坝纵缝的模拟,明确纵缝各力学参数对坝体变形和应力的影响规律,并为混凝土重力坝类似接缝问题的分析研究提供新的思路和实用数值方法.     

磁流变阻尼器在渡槽抗震中的应用研究

基于磁流变阻尼器的spencer模型,对其进行数值模拟,研究了纵向地震激励下渡槽结构在磁流变阻尼器控制下的地震响应规律。计算结果表明,采用磁流变阻尼器可以有效地抑制渡槽结构在地震激励下的响应,研究结果对大型渡槽结构的抗震设计具有一定的参考价值,为半主动控制用于渡槽结构的抗震设计提供了理论依据。     

高效预应力混凝土压力管道试验与技术经济比较

本文结合黄河小浪水利枢纽工程排沙洞预应力混凝土衬砌方案论证,介绍了在施工现场进行的的采用双层双圈环形无粘结预应力钢绞线和单圈有粘结预应力钢绞线对衬砌混凝土施加预应力1：1模型试验研究概况,对两种模型在预应力施加阶段管壁混凝土的环向应力,径向和和径向变形以及管壁混凝土出现环形裂缝的原因等试验结果进行了对比分析,并从结构性能,施工程序,材料用量,防腐维护等方面对其技术的先进性和经济性进行了综合评价,提出了改进设计建议及施工应注意的问题。     

增设拉线对特高压直流复合避雷器地震响应的影响分析

以特高压新松换流站±800 kV复合直流避雷器为研究对象,建立了增设拉线的避雷器有限元模型。开展了增设拉线的避雷器动力特性及拉线初始预应力的影响分析,计算了地震作用下增设拉线前后避雷器加速度、位移和应力响应。最后开展了不同拉线初始预应力对避雷器地震响应的影响分析。分析结果表明,设置拉线可以提高避雷器水平方向的刚度,从而提高避雷器的自振频率,且拉线初始预应力越大,避雷器基频值提升越明显。增大拉线初始预应力可以有效降低避雷器的地震响应,当拉线初始预应力在100~150 MPa时,避雷器地震响应降低最为明显;当拉线初始预应力达到200 MPa时,设置拉线可以较大幅度的降低避雷器套管根部应力响应,套管应力安全系数可由3.76提高至6.15,并可将避雷器在地震作用下的顶部位移响应降低50.2%,抗震加固效果显著。继续增大拉线初始预应力至大于200 Mpa时对避雷器的抗震能力提升不大。     

Treeing in mechanically prestressed electrical insulation

The technique of prestressing electrical insulation by the inclusion of fibers in tension during the curing process has been used to establish a region of balancing compressive stress adjacent to the fibers and through which growing electrical trees have to pass. It has been known for many years that compressive stress has a retarding effect on tree growth (and tensile stress has an accelerating effect). The compressive stress, therefore, set up due to prestressing decelerates tree growth and long treeing times have been observed. Room temperature cured epoxy resin readily demonstrates the prestressing phenomenon but, as a result of its relatively low glass transition temperature, it is unable to sustain the prestress at temperatures in excess of 40 /spl deg/C. Post curing at 100 /spl deg/C raises the glass transition temperature and although a greater initial fiber tension is required to produce the same degree of prestress, the prestress is subsequently sustainable at temperatures up to and beyond 80 /spl deg/C. This has been demonstrated by the determination of the remnant stress in the cast-in fibers using Raman spectroscopy and by the enhanced treeing times observed in high temperature cured samples.     

ANSYS优化方法在拱坝封拱温度设计中的应用

ANSYS优化方法对不同的问题有着不同的计算效率。首先以弹性力学半圆环温度应力为例,研究在不同内半径下,圆环温度应力最小的优化问题。通过设置三组初始温度来比较不同优化方法的精度和收敛性,计算结果表明：零阶法+一阶法的组合优化效果最好。以此为基础结合建立拱坝封拱温度优化计算模型,选取三种方法进行求解,计算表明上述组合法可以得到拱坝最优封拱温度,在特定条件下零阶法也能满足要求。     

拉线门型塔中大风工况下拉线预应力变化影响结果的研究

针对拉线式输电塔在风荷载作用下拉线初应力影响其结构受力性能的问题,阐述了使用结构分析软件建立拉线式门型输电塔结构非线性有限元模型的过程,通过工程实例分析了在最不利攻角下对不同拉线初应力下的塔身结构受力情况,得出了拉线初应力变化对拉线塔支座反力、塔身杆件节点位移、杆件轴向应力影响的规律,为拉线塔设计和施工提供了理论依据.     

超高掺量粉煤灰大体积混凝土早龄期热膨胀系数

作为大体积混凝土的超高掺量粉煤灰常态大坝混凝土（UHVFA）是发展前景看好的生态节能大体积混凝土。鉴于采用标准试验方法难以测试其早龄期的热膨胀系数，本文采用绝热模式和温度匹配模式（TMC）两种温度历程养护模式，完成参照混凝土（FA）和超高掺量粉煤灰混凝土（UHVFA）的温度–应力试验（TSTM试验），分离温度变形与自生体积变形。由两种温度历程下的不同龄期时间段的应变差和温度差，确定混凝土早龄期的热膨胀系数，并提出大体积混凝土的时变热膨胀系数模型。研究表明：两种大体积混凝土的热膨胀系数在早龄期具有时变性，在初凝时最大，随后迅速下降至最小值，后又增大并趋于稳定。在升温阶段，UHVFA混凝土的热膨胀系数均值大于FA；而在降温阶段，UHVFA的均值小于FA。但UHVFA在升温阶段的初、终凝时刻特征点的热膨胀系数值都小于FA。从总体看，随粉煤灰掺量的增加，混凝土的热膨胀系数有减小的趋势。     

拉线初始预应力分布对拉线杆塔受力影响的研究

鉴于拉线塔的重要性及受力特性,应用结构分析软件ANSYS对拉线塔建立相应的非线性有限元模型,并以东长哈送电线路87号拉门塔为例,研究拉线初始预应力的分布,找出拉线初始预应力分布对拉门塔受力性能影响的规律。研究结果表明:拉线初始预应力对拉门塔初始状态下的支座反力、节点位移和杆件轴向应力的影响呈线性关系,对荷载状态下的受力性能的影响呈非线性关系,因此,应优化选取拉线初始预应力。     

碾压混凝土上下层结合面上初始温度赋值方法研究

本文首先对已有的多层板状结构温度场的解析解进行了分析,然后以此解析解为基础,比较了三种初值处理方法在各种浇筑温度与环境温度下的差别;最后推荐了碾压混凝土上下层结合面上温度初值赋值方法。     

航空高速起发电机转子永磁体预应力设计

航空高速起发电机在可靠性方面要求高,对于带护套的表贴式高速永磁起发电机,永磁体预应力是通过在永磁体表面过盈压装非导磁合金护套实现,因此转子结构设计时需要合理的预应力设计。本文建立一种温度补偿的航空高速起发电机转子永磁体预应力设计仿真模型。以一台最高转速55000r/min的无人机用表贴式起发电机为例,分析过盈量对永磁体静态预应力的影响,在此基础上,计算并总结转子各部分动态应力随电机转速、温度、永磁体分段等因素的变化规律,为同类型电机设计提供参考。最后对一台起动功率20kW、额定发电功率4kW、最高转速55000r/min的高速起发电机进行实验验证,证明计算结果的有效性。     

预应力管桩承载力分析

本文根据预应力管桩的工程实例 ,通过对单桩竖向静载试验和基桩高应变动力测试结果的分析 ,结合预应力管桩单桩承载力经验公式的计算 ,指出在桩端持力层起伏变化较大的情况下 ,对于摩擦端承桩而言 ,桩端进入持力层的深度将直接影响单桩的极限承载力。     

Mechanical prestressing improves electrical strength

There is a strong mechanical influence on the growth of electrical trees in electrical insulation resins. This is not to argue that electrical treeing is exclusively a mechanical phenomenon directly analogous to mechanical cracking. It is obviously an electrically driven process; no volts, no trees. Nevertheless, the mechanical dimension is of sufficient importance for its effects to be exploited to advantage using the prestressing technique. The effect that post-curing at 100°C has on the development of prestress, and on the ability of the cured sample to retain its prestress as the temperature is raised, has both positive and negative aspects. On the down side, material cured at 100°C requires a greater tension to be applied to the fibers during the casting process in order to achieve the same degree of prestress. On the other hand, the increase in the glass transition temperature from 65°C to 113°C permits the use of the composite at temperatures up to 80°C before any significant loss of prestress occurs, as compared with 40°C for material cured at room temperature. As an additional bonus, there is an enhancement of the mechanical strength resulting from the inclusion of cast-in fibers, which is important where the electrical insulation also acts as a structural member in the insulation system