湍河渡槽充水试验监测与分析

为了解湍河渡槽的安全性,有必要对湍河渡槽各部位进行监测布置及充水试验分析。为此,针对湍河渡槽工程结构安全情况,基于其监测设计的主要技术依据,分析了湍河渡槽各部位的监测项目与仪器布置安排,结合湍河渡槽实施了两次充水试验,对其中一些重点监测项目的监测数据进行了分析。分析结果表明,充水试验期间渡槽垂直位移受充水试验影响较大,混凝土钢筋应力受环境温度影响较大,基础渗压变化不明显,监测项目均处于安全状态。研究成果可为同类工程提供技术借鉴。     

基于确定性模型的渡槽材料参数反演分析

针对传统反演方法分析各分量时不能很好反映实际情况的问题,提出以气温和水温为边界条件确定温度分量,并考虑短期水荷载对时效分量的影响,建立渡槽运行期位移确定性监测模型。依托克孜河渡槽充水试验位移监测资料,利用Midas软件、多元回归分析及Fortran程序计算得到渡槽位移监测模型各分量因子表达式及各测点的弹性模量、温度膨胀系数。结果表明,模型各分量结果均具有较高精度,各分量对槽身竖向位移的影响大小为水压温度时效;基于此得到的渡槽材料参数更加符合实际,计算过程明了可靠,该方法具有一定理论意义及参考价值。     

基于充水试验和有限元分析的超服役期U形薄壳渡槽结构性能研究

针对超服役期渡槽结构运行的安全性问题,基于东村超服役期U形薄壳渡槽工程实例,提出考虑局部破损情况下的有限元分析方法,结合原型充水试验成果和ANSYS有限元分析结果对超服役期U形薄壳渡槽的结构性能进行分析研究。对比分析原型充水试验与有限元计算结果可知,渡槽结构应力分布规律近似符合简支梁受弯规律,考虑局部破损情况下的有限元分析结果与现场实测结果吻合较好,基本规律一致,数值接近,考虑局部破损下的有限元分析方法可行且结果较准确;现场试验成果及数值模拟计算结果中,渡槽在不同水位下产生的应力与变形均较小,小于规范及设计要求的允许限值,验证了超服役期渡槽的安全性和可靠性;提出了渡槽加固的建议,可为同类工程分析研究提供参考。     

白鹤滩水电站左岸地下厂房岩壁吊车梁承载特性分析

岩壁吊车梁是地下厂房重要的支撑结构,其安全稳定性尤为关键。基于原型观测结果,分析了受到洞室开挖卸荷作用和吊车荷载作用下岩梁锚杆受力、岩梁与围岩结合面情况和围岩变形情况,对岩壁吊车梁进行承载特性分析和安全稳定评价。结果表明,围岩开挖卸荷引起岩体较大的深部变形和应力调整,岩梁锚杆应力水平较高,在开挖完成后,各监测数据趋于稳定;锚杆应力值、锚索荷载未超过设计强度;岩梁与岩壁最大开合度1.24mm;岩梁荷载试验期间,各观测数据增量均较小。总体上,岩壁吊车梁安全稳定,能够满足生产运行要求。     

滑移效应对预应力组合梁承载能力的影响

承受外荷载时,预应力组合梁混凝土翼板和钢梁的交界面处会发生相对滑移,对其受力性能会产生不利影响。在考虑界面滑移和预应力增量的前提下,分析预应力组合梁弹性抗弯性能,获得了预应力组合梁弹性抗弯承载能力和挠度的计算方法,并将计算值与实测值进行了对比分析。结果表明,考虑界面滑移和预应力增量时,弹性抗弯承载能力和挠度的计算结果更接近实测值,且偏于安全。     

静态应变测试系统在向家坝水电站地弄荷载试验中的应用

采用应变片法现场测试结构实际承载能力在工程上已得到广泛的应用.文中通过静态应变测试系统配合沉降观测、挠度观测介绍了向家坝地弄荷载试验情况和最后成果,为向家坝料场堆场地弄的安全运行提供了可靠依据.     

强震作用下南水北调双洎河渡槽结构非线性分析

渡槽作为一种常用输水建筑物,若处于地震高烈度区,抗震性能对其运行安全至关重要。为此,基于有限元分析软件ABAQUS开发了一种适用于大型双槽渡槽结构——南水北调双洎河渡槽工程的模拟钢筋混凝土材料非线性的纤维梁单元子程序,开展非线性地震响应分析,得到关键部位应力-应变曲线,以及跨中位移、速度、加速度、墩底弯矩、剪力时程曲线等。计算结果表明,强震作用下双槽渡槽非线性模型与线弹性模型地震响应差异较大,其中跨中位移、速度、加速度峰值非线性模型计算结果均有所增大;而墩底弯矩、剪力峰值有所减小;相同调幅下不同场地地震波的输入对结构响应峰值也有影响。所得结论为双槽渡槽结构的抗震设计计算提供了参考。     

周期性荷载作用下岩石力学特性数值模拟研究

为研究周期性荷载作用下岩石的力学特性,开展了基于离散单元法(DEM)的岩石疲劳数值模拟试验,通过模拟单轴压缩试验研究了数值模型中微观参数对试样宏观参数的影响,再通过数值疲劳试验研究了砂岩的疲劳变形特性。结果表明,砂岩的疲劳应力—应变曲线受控于单轴应力—应变过程曲线,疲劳破坏时的轴向应变即为周期性荷载最大应力在单轴应力—应变曲线中所对应的峰后部分应变。通过分析砂岩的疲劳渐进破坏过程发现,最大应力和平均应力是影响砂岩疲劳寿命的两个重要因素。研究成果对于了解岩体疲劳破坏机理、合理评价工程稳定性有重要意义。     

岩锚梁混凝土施工期裂缝成因分析

针对岩锚梁混凝土结构施工期开裂问题,分析了产生混凝土不利应力的主要荷载,利用ANSYS、基于实测岩壁不均匀最大位移量进行了弹性有限元计算,并分析了计算结果.通过对岩锚梁有限元温度场和应力场的仿真计算与分析,获得了混凝土内的温度分布及其经时变化是引起开裂的主要原因.     

曲轴滚压加工的数值模拟

从轴颈滚压加工的二维平面问题入手,对其滚压加工过程进行了数值模拟,研究了滚压道次、摩擦系数对塑性变形层和残余应力的影响,轴颈滚压加工的二维模拟表明:滚压道次对变形层的总厚度、局部塑性应变的数值及其分布的影响很小,摩擦力有一定的表面硬化作用,但相对来说,随着摩擦系数的增大次表层和深层残余应力提高并不明显;在此基础上建立了曲轴圆角滚压加工的三维刚一柔接触的压入-分离模型,通过与小野式滚压试件的试验结果比较,结论为:在工件的最表层,由于有限元方法不能考虑材料的硬化效应,残余应力数值偏小,x射线法实测的残余应力则较为准确,而在工件的亚表层乃至深层,计算结果与试验结果的残余应力吻合较好.     

新型垂直升降式防洪(潮)子堤工作性能分析

鉴于传统水利防洪工程无法满足滨海及沿河城市建设对土地资源整合及景观建设的需求,提出了新型城市防洪工程方案,并借助Ansys14.5软件数值分析了新型结构的工作性能,计算了设计工况下的结构应力及挠度响应,最终通过模态分析评估结构的抗共振破坏风险能力。结果表明,设计工况下,门库最大应力值为7.87×106Pa,上部钢闸板最大应力值为3.79×107 Pa,结构最大挠度为4.68mm,结构固有频率变化区间为6.37~10.84Hz,满足规范设计要求,具有较高的抗共振破坏能力。该分析结果可为今后的模型试验提供数据支持。     

基于workbench的双悬臂平面钢闸门稳定性研究

某水库三孔泄洪洞除险加固施工需临时封堵,拟采用双悬臂平面钢闸门整体封堵方案。利用有限元软件ANSYS workbench进行数值模拟,通过有限元法分析双悬臂平面钢闸门结构变形和应力分布情况。研究结果表明,该双悬臂平面钢闸门最大变形分布在闸门面板两侧边缘处,最大值为7.9 mm;最大等效应力分布在闸门主梁腹板中间段外边缘区,最大值为33.2 MPa,满足变形强度要求;安全系数均大于4.9,满足稳定性要求。数值模拟结果与实际工程相吻合,为该类闸门应用提供了依据。     

小湾拱坝蓄水期坝踵应力应变性态分析及预测

为了解小湾拱坝蓄水期坝踵应力应变的工作性态及变化趋势,采用变形法对小湾拱坝各处应变计组进行了应力计算,由此获得拱坝的工作性态正常,满足安全要求。采用多元回归方法对河床#22坝段监测资料建立预测分析模型,并对资料序列最后五天的应力值进行预测,从预测结果可知所建立的模型预测精度较高。当水库蓄水至1 240 m时,预测的坝踵垂直向正应力在混凝土标号允许抗拉和抗压强度范围内,符合设计要求,从而表明大坝应力应变工作性态正常。     

基于电测法的水轮发电机组上机架应力特性分析

为了解立式悬垂式水轮发电机组上机架的应力情况,以耿达水电站3G(#3水轮发电机组)为例,在拟定的典型工况下,运用电阻应变测量法(电测法)测试了上机架的力学性能。结果表明,3G上机架靠近中心体的两条对称的支腿腹板的应力变化梯度较大;应力集中主要发生在上机架支腿肋板拐点;3G上机架最大应力为64.606 MPa,安全系数为3.6,符合脆性材料的强度要求。     

基于Mori-Tanaka方法的冷凝器强度研究

为解决冷凝器管束众多,难以按真实情况建模的问题,基于Mori-Tanaka方法提出双尺度分析方法,根据该方法建立了等效模型并通过验证。建立了冷凝器整体计算模型,在实际工况4.1和4.8 MPa条件下针对冷凝器强度进行研究。结果表明：等效后的模型最大计算误差为5.2%,满足工程允许误差范围;冷凝器整体最大位移在进水侧管板处;内管板内部等效区应力分布均匀,最大应力位于管板边缘与法兰连接处;两种工况的最大应力均满足材料屈服强度。     

高拱坝流固耦合动力特性研究

高拱坝的动力特性分析是高坝抗震设计的重要内容。结合拉西瓦拱坝,考虑流固耦合作用及粘弹性边界影响,建立拱坝—地基—库水三维有限元模型,以研究库水对拱坝结构振动频率和振型的影响,借助反应谱理论对拱坝进行反应谱计算与分析。结果表明,坝体位移以顺河向为主,位移最大处出现在坝顶;坝体应力主要为拉应力,应力最大处出现在坝顶附近,计算结果与事实情况相符,符合拱坝震动的一般规律;在设计反应谱的振动作用下,该拱坝未出现大范围的破坏,满足《水工建筑物抗震设计规范》要求。     

大型水轮机顶盖动态特性数值模拟与试验研究

顶盖作为大型水轮机的主要承载部件,在实际运行过程中经常出现振动超标问题,严重威胁整个机组的安全运行。为此,从结构的动态特性出发,基于有限元法,建立了顶盖的高精度动力学仿真模型,采用Block Lanczo法求解得到前6阶固有频率,同步开展模态测试,可发现有限元计算结果与测试结果非常吻合,相同振型的固有频率最大误差仅为5.2%。接着开展工况振动测试,测得了顶盖工作时的径向和轴向最大振幅和振动频率,将此作为输入条件,基于动力学模型进行动力学响应分析,得到了振动状态下顶盖的结构应力。在此基础上,进一步进行谐响应分析,得到激励频率对结构应力的影响规律。结果表明,顶盖径向振动的危害远大于轴向振动,径向振动引起的振动应力为108 MPa,而轴向振动最大工况振动应力仅为36.7 MPa;振动应力随激励频率的变化出现宽幅波动,在81Hz附近,顶盖应力均存在明显应力尖峰值。