大型水电站充水保压蜗壳结构联合承载分析

蜗壳结构是电站厂房的核心结构物,因此准确获取其应力、应变状态是至关重要的。通过数值计算,采用简化算法对某水电站保压蜗壳结构进行了应力状态和变形情况分析,并与直埋方案做了对比研究,结果表明：从限裂方面考虑保压蜗壳结构有利于机组的安全稳定运行,该水电站采取充水保压埋设方式是合理的;蜗壳外围混凝土各截面最大拉应力值出现在蜗壳顶部,该机组设计保压值偏低,选取1．9MPa保压值比较合理;蜗壳外围混凝土的结构应力值主要是由内水压力所引起的,上部荷载影响很小,仅占5％～24％左右。     

水电站蜗壳结构局部垫层平面设置范围探讨

为分析水电站蜗壳结构中局部垫层的平面设置范围,采用ABAQUS软件对一水电站蜗壳结构进行了3维非线性有限元计算.研究结果表明:蜗壳结构中局部垫层平面范围分别自蜗壳直管段进口铺至下游45°、90°和135°断面时,垫层铺设范围越大,改善蜗壳外围混凝土结构受力状况的效果越显著,但垫层铺至45°断面时完全能有效限制混凝土裂缝宽度的开展和减小机墩不均匀上抬位移.此外,垫层平面范围铺至45°断面时,座环所承受剪力相比完伞直埋方案增幅最小,有利于结构稳定.鉴于以上分析,且从简化施工程序角度考虑,水电站蜗壳结构中局部垫层平面范围铺至45°断面是值得推荐的.     

水电站充水保压蜗壳结构的改进算法

在充水保压蜗壳传统简化算法的基础上提出了改进算法,据此主要分析运行工况下蜗壳进口不平衡水推力对外围混凝土应力和配筋量的影响.计算结果表明,传统简化算法未考虑不平衡水推力的作用,外围混凝土的应力和配筋量偏小,结构偏不安全.在蜗壳进口端施加不平衡水推力的做法,对设伸缩节的情况会导致直管段外围混凝土的应力和配筋量偏大,而对无伸缩节的情况则不能考虑不平衡水推力的作用.本文提出的在蜗壳进口断面下游侧转弯区域以面力的形式施加不平衡水推力的做法,对有无伸缩节的情况均能实现,可使外围混凝土的应力和配筋计算更加精确、合理,建议在充水保压蜗壳结构的设计和研究中采用.     

水电站充水保压蜗壳结构研究和应用综述

结合我国水电站蜗壳结构的发展近况,介绍了近几年来保压蜗壳结构的工程应用和研究进展.指出了"带缝工作"时不完整约束对蜗壳结构的受力特性和传振机理带来较大影响,尤其是考虑非均匀、局部非张开的保压缝隙时,对钢衬和外围混凝土之间的振动传递影响显著.在此基础上归纳了保压蜗壳结构研究中存在的问题,最终提出未来保压蜗壳结构研究应强调"缝隙",视缝隙为"控制工具",以全新的视角看待不完整约束条件的作用,建立一套评价不完整约束蜗壳结构安全性和稳定性的分析方法体系.     

江垭水电站碾压混凝土重力坝的温度应力分析

为研究温度荷载对江垭水电站碾压混凝土重力坝的影响,以其非溢流坝段为研究对象,建立有限元模型,根据江垭水电站的水温、气温、坝体温度、地基温度等监测资料,计算分析了大坝运行期的温度场,研究了大坝在温度场影响下的应力变化规律.研究结果表明:温度荷载对大坝运行有较大影响,但是大坝仍满足规范设计要求;夏季持续高温时,应避免大坝在高水位下运行;冬季持续低温时,应避免大坝在低水位下运行.     

结构抗力指标对飞艇囊体变形的影响

为研究主要结构抗力指标变化下飞艇囊体变形的状态与特征,用数值方法对一类典型飞艇的充气囊体在不同抗力指标下的变形进行了数值分析.分析结果表明:弹性模量对变形的影响是非线性的,泊松比对变形的影响是线性的,弹性模量对变形的影响明显强于泊松比;相同工况下,囊体长度与绝对变形量之间为平方关系,与相对变形量之间为线性关系;长细比在4~5时,相对变相量曲线近似为水平直线.因此,选用弹性模量较大的膜材、设计合理的飞艇长度并使长细比控制在4~5范围内,有利于减小飞艇囊体的相对变形.     

考虑太阳辐射作用的砌体结构温度场

为探讨砌体结构的温度裂缝机理，对砌体结构的温度场进行了研究。由通用有限元软件SAP ALOGOR的稳态温度场计算结果得出砌体结构的温度分布规律，提出了简化的计算方法，即对墙体和屋面分别按独立的一维问题进行计算，推导了一维瞬态温度场的隐式差分公式，取消了时间步长和空间步长的相互约束。编制了程序进行计算，所得墙体计算结果与实测资料相吻合，表明该计算方法是简洁可行的；同时，利用该方法可为砌体结构的温度应力计算提供可靠的温度参数。     

温差对T形梁应力变化的影响

对遇到的T形梁板由于温度变化的影响而开裂问题，作必要的理论分析并提出适当的解决措施。     

模拟范围对水电站机组支承结构动力特性的影响研究

对于水电站机组支承结构而言,模拟范围愈大,计算出的自振频率愈低.为了确定合理的模拟范围,根据工程实例,针对机组段之间分缝的坝后式厂房,分别从有限元计算和结构动力学推导两个方面分析了模拟范围对机组支承结构动力特性的计算结果的影响,指出常规模拟方式存在的问题和合理的结构模型应包括的范围.     

大型水电站地下厂房结构自振特性研究

结合某大型水电站地下厂房工程实际,采用三维有限元法从边界条件、模型范围、材料特性、垫层范围和垫层失效5个方面对其自振特性进行全面、系统的研究.结果表明:采取一定的措施加强围岩与厂房上下游边界的粘结强度,能够有效提高机组支撑结构的自振频率,抑制楼板、风罩薄弱部位的低频振动;模拟范围越小,结构各阶自振频率越大;提高混凝土的强度等级对整体混凝土结构的自振特性影响较小;垫层失效后,结构的自振频率显著减小,老化后的垫层平面范围越大,高阶频率降低越多,而低阶频率变化不大.     

水电站混凝土蜗壳三维有限元分析

结合某河床式水电站,建立了混凝土蜗壳三维有限元整体模型,用ANSYS有限元软件的钢筋混凝土非线性分析模块对混凝土蜗壳进行了三维线弹性和钢筋混凝土非线性计算.根据线弹性计算结果并结合工程实际,对混凝土蜗壳进行了配筋,并对该配筋方案进行了裂缝开展区、钢筋应力、最大裂缝宽度的验算和蜗壳位移分析.     

螺旋焊与对接焊的有限元模拟

采用有限元软件ANSYS中生死单元技术对螺旋焊和对接焊焊接过程进行数值模拟,得出两种焊缝焊接残余应力、退火应力、退火温度场的分布规律及大小,为该类焊接工艺的改进及焊接结构的变形控制提供有益的帮助．     

N-J水电站岩爆区应力释放孔预裂控制的爆破分析

为了对N-J水电站引水隧洞岩爆区进行卸压分析,对施工区的SS-1砂岩进行岩爆倾向性试验,采用弹性能量指数作为岩爆倾向判断指标,试验结果表明施工区具有强烈的岩爆倾向,说明了进行钻孔卸压的必要性。运用扩展有限元方法对钻孔预裂爆破进行数值模拟,模拟不同抗拉强度的岩体(4、6、8、10 MPa)在不同钻孔间距(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m)的孔内预裂爆破情况,分析了爆破过程的能量耗散率、裂缝贯穿最小冲击力等。数值分析结果表明:预裂爆破能量耗散率随卸压孔间距的增加而增大,基本呈指数型增长趋势;岩爆区的计算冲击应力小于岩石极限动态抗拉强度时,爆破不会使钻孔壁产生压碎破坏;在施工现场应对钻孔间距进行合理布局,以保证良好的卸压效果。     

含水构造附近围岩温度场响应特征与影响因素研究

针对矿山含水构造的岩体温度法预报,建立了相应的三维数值模型,应用有限差分软件FLAC3D对含低温水构造影响下的热扩散效应进行了模拟,分析了岩体温度场的响应规律,得出水体的温度影响范围为25m。定性研究了巷道的开挖过程、岩体的导热性、监测点的埋设位置与埋设深度和巷道作业环境温度对地温场的影响,提出了最佳监测深度为4～6m,并通过对比不同位置温度曲线的变化斜率来初步判断含水体的位置,总结了岩体温度场拟合曲线的经验公式。为岩体温度法探水提供了可靠依据。     

空气中电火花沉积微螺旋结构的研究

为深入研究电火花沉积微型结构方法,提出了一种新的微细电火花沉积方法.对微细电火花沉积加工的基本原理进行分析,预测了其实现条件,使用通用的电火花成形加工机床,在空气介质和特定电参数下用铜电极可以沉积出微三维螺旋结构.实验得出了电参数和工作介质对微螺旋结构的影响.在只使用z轴进给的情况下,在高速钢工件表面沉积出外径为0.19 mm、线径为0.1 mm,高度为3.39 mm的19圈微螺旋结构.测试显示微螺旋材料呈明显的分层结构,具有较强的耐腐蚀性,其成分取决于工具电极材料,但电极中的Zn被氧化为ZnO.此外,在实验基础上对微螺旋结构的形成进行了初步探讨.     

Correlation of electromagnetic radiation emitted from coal or rock to supporting resistance

More accurate forecasting of rock burst might be possible from observations of electromagnetic radiation emitted in the mine. We analyzed experimental observations and field data from the Muchengjian coal mine to study the relationship between electromagnetic radiation signal intensity and stress during the fracturing of coal, or rock, and samples under load. The results show that the signal intensity is positively correlated with stress. In addition, we investigated the change in the electromagnetic radiation intensity, the supporting resistance in a real coal mine environment, and the coal or rock stress in the mining area. The data analysis indicates that: 1) electromagnetic radiation intensity can accurately reflect the distribution of stress in the mining area; and, 2) there is a correlation between electromagnetic radiation intensity and supporting resistance. The research has some practical guiding significance for rock burst forecasting and for the prevention of accidents in coal mines.     

奥氏体钢热浸镀铝抗高温氧化腐蚀性能的研究

采用X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)等先进的检测方法，对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢热浸镀稀土铝合金(Al6％Si-4％RE)的镀层组织结构与镀层成分变化进行了分析研究．研究结果表明，镀层组织结构与基体金属之间在高温长时间保温过程中，相互扩散形成了热力学稳定的相结构是该钢获得优良的抗高温氧化腐蚀性能的关键．     

激光加工中温场流场有限差分解法及计算机模拟

提出了激光加工中温场、流场的数学物理模型，采用控制体积方法建立了温场、流场的有限差分方程。开发了计算方法和程序，给出了温度场和速度场的计算机模拟．