基础环埋深和法兰宽度对风机基础承载性状的影响

风力发电机的基础在外部荷载作用下承受巨大的弯矩作用,基础应力分布比较复杂,在基础环法兰附近存在应力集中问题。文章通过ABAQUS有限元对风机基础进行数值模拟,计算了基础环不同埋深和基础环下法兰不同宽度情况下的基础混凝土应力、钢筋应力和基础环位移等,讨论了基础环埋深和下法兰宽度对基础承载性状的影响,为风机基础设计提供参考。     

输电塔角钢斜插式基础抗倾覆稳定性数值模拟分析

为了解不同深宽比的输电塔角钢斜插式基础在上拔力与水平力组合荷载作用下的位移趋势及土体塑性区扩展的过程,以及深宽比对基础抗倾覆稳定性的影响,采用数值模拟方法进行计算。结果表明,对角钢插入式基础整体倾覆过程进行数值模拟分析时,可将基础周围土体出现部分塑性屈服时作为失稳的临界时刻。上拔力与水平力组合荷载作用下土体塑性区皆出现在基础底板的一角,地基破裂面具有不对称性,可采用置换基础底板角点土体的地基改良方法来提高桩土体系抗倾覆承载力。适当增加基础深宽比,提高基础嵌固程度是提高基础稳定性的有效措施。     

水电站厂房三榀钢-混凝土组合排架组合特性试验研究

基于当前我国水电站厂房结构运行现状,提出水电站厂房三榀钢-混凝土组合排架模型,通过设计以矩形钢管混凝土柱、圆形钢管混凝土柱、空心矩形钢管柱和空心圆形钢管柱为承载柱单元,以焊接式、铆接式牛腿模型为传力节点单元,装配式桁车梁为承载梁单元,进行了静载作用下组合节点的力学性能、组合排架柱的组合特性试验。试验分析表明,静力加载过程中极限荷载是屈服荷载的1.455～1.833倍。该种组合排架结构建立了自身的耗能机理,具有良好的整体性能,表现出完美的协同组合特性,实现了由构件层次上升到结构体系、由单元节点提升到框架整体的突破,为水电站厂房三榀钢-混凝土组合排架的推广运用提供了技术支撑。     

组合荷载作用下扩底基础地基土体破坏模式及滑动面几何特征分析

上拔稳定性分析是输电线路杆塔基础优化设计的关键,直接影响线路工程的安全运行及经济造价。目前电力行业标准DL/T5219-2005给出了原状土扩底基础上拔承载力"剪切法"计算公式,然而该公式是基于仅仅承受竖向荷载作用下上拔土体呈对称状的圆弧形回转面的假设条件下得出的,而实际基础同时承受水平荷载作用,并对基础的稳定性产生非常大的影响。针对这一问题,基于弹塑性理论,采用有限差分方法,对戈壁滩地基土中扩底基础地基土体的变形破坏进行了数值分析,提出了地基土体达到极限平衡状态时的判定准则,并分析得出上拔和水平组合荷载作用下扩底基础周围土体滑动面几何形态的概化模型。该研究成果可为输电线路杆塔基础上拔承载力计算方法的修正和完善提供理论依据。     

半预制半现浇混凝土风机基础的受力分析

以某半预制半现浇混凝土风机基础为研究对象,在其受压区和受拉区各选取一个关键节点进行ANSYS数值模拟,分析其受力情况,以此确定基础受力薄弱部位及预制肋梁和现浇混凝土的协同受力情况,为基础设计优化和合理配筋提供依据。研究结果表明:肋梁和中心台柱的结合部位以及肋梁与底板的结合部位是受力薄弱点;中心台柱承担大部分的荷载作用,尤其是与高强灌浆层和下锚板接触的部位,拉应力和压应力超过了设计要求;高强灌浆层的抗拉能力不足,锚栓、锚板以及塔筒底法兰所承受的应力均满足设计要求。     

海上风力机高桩承台基础反应特性研究

采用ANSYS建立由实体单元、壳单元、杆单元和管单元组成的海上风力机高桩承台混合模型。对极端工况下高桩混凝土承台进行有限元分析,得到承台混凝土和钢结构应力分布模型。通过对不同荷载组合下混凝土拉应力超限区域分布对比得到海上高桩承台基础结构在风力机荷载作用下的反应特性。结果表明:桩基础结构应力主要受波流荷载影响,塔筒过渡段结构应力主要受风力机荷载影响。高桩承台基础最易发生破坏结构为混凝土承台,在风力机荷载和波流荷载联合作用下,混凝土承台拉应力超限区主要分布在法兰盘受压区混凝土和钢管桩管壁处填芯混凝土。风力机上部结构产生的风力机荷载使高桩承台迎水面填芯混凝土处和与中心法兰盘接触处的混凝土拉应力超限;在波流荷载作用下,该超限区中高桩承台与风力机塔筒连接处和迎水面填芯混凝土处的拉应力超限区域减小。     

水电站主厂房钢-混凝土组合框架结构的可行性研究

水电站厂房的特点是跨度和高度大、吊车起吊重量大,吊车立柱的基础为机组的钢筋混凝土支承结构,机组振动对厂房结构影响明显。通过对钢—混凝土组合结构在吊车刹车力、震动等动荷载作用下柱顶与轨顶位移,以及吊车梁强度和竖向位移的复核验算,探讨此种结构形式在水电站厂房中应用的可行性。     

新型预制装配式混凝土剪力墙水平缝受力性能的数值分析

为解决装配式剪力墙钢筋外伸及湿作业影响工程质量的问题,设计出了一种无外伸钢筋且利用钢预埋件焊接的干连接方式的新型装配式剪力墙,并采用Abaqus有限元法模拟分析新型装配式剪力墙水平缝干连接方式时水平缝的受力性能,再通过与Abaqus有限元法模拟的现浇剪力墙、试验现浇剪力墙的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力、刚度退化等进行了对比分析。结果表明,在低周反复荷载的作用下,该新型预制装配式剪力墙结构虽然在耗能能力、抗震能力等方面比现浇剪力墙略弱,但接近于现浇剪力墙结构,受力性能较好,抗震性能较好。     

风机基础环局部受压计算

通过分析计算风机基础环下混凝土在轴心压力下的局部受压承载力及偏心荷载下的局部压应力,确定在风机运行不利工况下,基础环下混凝土的最大压应力。根据混凝土的最大压应力,核算风机台柱或风机基础混凝土的强度等级及优化基础环下钢筋混凝土部分的配筋方案。     

110 kV标准装配式变电站模块化专题研究

从装配式配电站内使用的板材及构件、一次设备、二次设备、二次接线标准化配送需求出发,研究了预制装配式配电站的结构框架和材料设计技术,一次设备参数及接口的标准化、通用性技术,二次设备模块化分隔组合技术、二次接线标准化预制技术,逐步统一相关设备材料的设计制造技术标准和接口标准,实现了不同装配式配电站板材及构件之间可替换、相同参数一次设备可替换、二次设备模块与模块之间可替换、二次光/电缆预制接头可替换,以及在必要情况下板材或构件快速整体替换检修,提升了变电站规划、设计、建设、验收、运维、检修的标准化水平。     

高拱坝建基面相对损伤面积敏感性分析

基于损伤本构关系的非线性有限元能较为真实地模拟拱坝的实际工作性态,但用于高拱坝安全度评价时水压力和温度荷载、坝体混凝土的弹性模量和抗拉强度、地基岩石的弹性模量等均具有随机性。以某高拱坝为例,以温降荷载组合作为基本研究工况,根据地形地质条件和坝体体形及施工过程,建立高拱坝非线性有限元计算模型,通过正交试验法建立18种计算方案,得到不同方案下上下游面、建基面相对损伤面积,再运用无量纲化和多元线性回归分析的方法计算建基面相对损伤面积与各影响因素之间的关系。结果表明,建基面相对损伤面积与水荷载、温降荷载呈正相关,与地基岩石弹性模量、坝体混凝土弹性模量、坝体混凝土抗拉强度呈负相关。对建基面相对损伤面积的影响程度从大到小依次为水荷载、地基岩石弹性模量、坝体混凝土弹性模量、坝体混凝土抗拉强度、温降荷载。     

太平湾大坝扬压力超限原因及抗滑稳定分析

针对太平湾大坝坝基扬压力超限较为突出的问题,结合坝基地质构造、地基处理和扬压力观测系统历次改造情况,综合分析了坝基扬压力超限的原因,并对超限坝段坝基抗滑稳定性进行了研究。结果表明,坝基岩石力学参数不理想所带来的先天性不足是扬压力超限的根本原因,坝基排水不畅和渗漏通道封堵不严是造成扬压力居高不下的主要因素,扬压力在设计工况下大坝偏于安全,但在特殊工况下(如七度地震荷载)坝基安全得不到有效保证,应提高警惕并进一步控制和降低扬压力系数,从而确保大坝安全。     

风力发电塔基础环基础疲劳破坏加固方法研究

针对基础环基础的构造缺陷,提出环向预应力加固方法,并以某风电机组基础环基础为例,通过数值分析计算基础环基础加固前后的受力状态,根据相关规范对其疲劳寿命进行评估。结果表明,该方法能有效降低混凝土疲劳应力幅,提高T型板上方混凝土疲劳寿命,同时能降低基础柱墩上表面拉应力水平,有效改善开裂问题。     

MW级风电机组钢筋混凝土塔筒稳定性分析

通过理论计算与有限元分析方法,对钢筋混凝土塔筒进行屈曲与稳定性分析。计算结果表明,预应力下的钢筋混凝土最大静应力出现在门洞边缘位置,线性屈曲分析由于未考虑非线性因素的影响,得到的临界载荷偏大,而非线性屈曲分析得到的结果可作为对工程算法的修正。随着风力机功率的增加,塔筒高度也不断增加,深入研究钢筋混凝土塔筒的结构特性,为钢筋混凝土结构塔筒工程应用奠定基础。     

大型风机扩展式基础地基弹性模量敏感性分析

针对地基条件差异对大型风机扩展基础受力和沉降变化的影响,以辉腾锡勒风电场大型风电机组基础工程为例,考虑基础钢环与混凝土间及混凝土与地基间的非线性接触,基于ANSYS平台建立了不同地基弹性模量多工况下的风力发电机基础三维有限元模型。计算结果表明,当地基弹性模量为100 MPa时,风机基础底面最大沉降值为10.277 mm,倾斜率为0.000 4,满足现行规范对地基变形的要求;地基弹性模量大于1 000 MPa之后,风机基础底部与地基间脱开趋势加剧;当地基弹性模量小于100 MPa时,建议设计时使用桩基础。     

基于ABAQUS的陆上风机基础混凝土结构加固体的水化热数值模拟分析

风机基础混凝土结构加固体的尺寸较大,浇筑过程中温度峰值较高、升温速度快,外表层散热迅速,极易产生收缩裂缝。利用ABAQUS二次开发平台,编制了从基础到加固体浇筑的全周期水化热温度与应力的数值模拟程序,计算结果表明,加固体表层的应力超过允许应力值的程度与实际裂缝情况较符合,可为陆上风机基础混凝土结构加固体的水化热温度控制和收缩裂缝控制提供施工指导,对同类工程的优化加固设计方案和施工具有参考价值。     

大体积混凝土结构温度损伤研究

研究混凝土浇筑块在温度作用下的损伤分布,可为大体积混凝土温度损伤理论在实际工程中的应用提供参考。基于指数函数温度损伤模型,分析混凝土浇筑块结构计算周期内所有节点的损伤量,并结合数据可视化处理技术,将结构体损伤量以等值线图的形式呈现。计算结果表明,浇筑期间及浇筑完成的初期,混凝土浇筑块表面及基础约束区的温度损伤严重;结构体损伤程度与温度应力分布在时间上不同步。因此,对混凝土结构进行温度损伤分析是十分必要的。     

Behavior of Reinforced Concrete Cooling Tower Shell under Lateral Load on Nonuniform Foundation

ABSTRACT

The stress distributions and the ultimate strength of a reinforced concrete (R/C) cooling tower shell under a self-weight and a lateral wind load were investigated under the conditions on nonuniform foundation. The construction site of the cooling tower is quite huge and the site may have different bearing capacities within location by location. Therefore, to design such structures, the effects of uneven settlements of supporting system due to the nonuniform foundation should be considered. In modeling the cooling tower, the height of the shell was about 150 m and the radius at the lintel was about 60 m. Two kinds of supporting column systems were considered. One was the V-Column systems. The other was the Vertical column supporting systems. Also, the effects of foundation beam were considered under uneven settlement. From the numerical analysis, the stress concentration was arisen near the connections between the unsettled column and the lintel and the ultimate strength was reduced by the uneven settlement depending on the wind direction. The foundation beam represented the improvement of the damage of R/C concrete shell under uneven foundation settlement and plays an important role to transfer the stresses.     

输电线路掏挖基础抗拔极限承载力的可靠度分析

根据输电线路掏挖基础抗拔极限承载力计算理论,给出了现行DL/T 5219-2005《架空送电线路基础设计技术规定》中"剪切法"系数A1和A2的理论公式,可修正现行设计技术规定中A1和A2的参数取值。根据修正后的系数A1和A2计算了试验掏挖基础抗拔极限承载力的理论值。分析了无量纲随机变量试计比(试验值/理论计算值)的均值、标准差、变异系数和概率分布特征,提出了采用"校准法"对掏挖基础抗拔极限承载力的可靠度进行分析的方法,给出了其在不同安全系数条件下的可靠度指标,并据此量化分析了我国掏挖基础的安全可靠度指标。研究成果可为输电线路掏挖基础抗拔极限承载力计算理论的完善以及现行杆塔基础设计技术规定中"剪切法"抗拔计算系数A1和A2的修正提供依据。     

发电电动机平铺磁轭型磁极连接线的应力分析

抽水蓄能电站中的发电电动机在频繁的启停机和发电电动转换过程中,转子承受较大的机械应力变化.另外,不当的装配工艺也可能使转子部件承受较大的预应力.位于发电电动机励磁回路的磁极间连接线在上述应力的作用下,出现故障的概率较高.对一台18极334MW发电电动机的平铺磁轭型磁极连接线建立了机械应力计算有限元模型,分析了不同结构参数的该型磁极连接线在额定转速、甩负荷和飞逸转速状态下受到的机械应力,提出了结构设计方面的建议.