某排涝泵站前池整流措施的数值模拟研究

某排涝泵站原设计方案在前池会出现大尺度的回流和斜流,恶化各机组的进水条件,威胁泵站的安全运行。为改善该泵站前池流态、优化水泵进水条件,基于计算流体力学分析圆形立柱、Y形导流墩、间断底坎及延长隔墩等整流措施对前池流态的影响。计算结果表明,仅设置圆形立柱不能消减回流区的面积,而仅设置Y形导流墩、间断底坎又不能改善各机组的进水条件;延长#2、#4隔墩,可有效改善前池水流流态,优化各机组进水条件,进而提高水泵的工作效率。综合考虑前池水流流态及各机组进水条件,确定该排涝泵站最优整流方案为延长#2、#4隔墩。     

泵站正向大扩散角前池八字形导流墩整流研究

针对泵站正向大扩散角前池内存在的大尺度回流问题,基于CFD软件,采用RNGκ-ε模型模拟计算了某泵站前池流态,分析原方案下的前池水力特性,并探究了八字形导流墩的整流效果。结果表明,在前池内增设八字形导流墩能有效消除两侧的大尺度回流;沿流道隔墩方向布置两组八字形导流墩后,平面流场回流区消失,边机组轴向流速分布均匀度相较于原方案分别提升了11.03%、11.32%,前池进水条件得到极大改善,泵站入口流速分布更均匀。研究结果可为正向前池泵站整流提供参考。     

某平原水库溢洪闸右边墩裂缝成因分析

为确定某平原水库溢洪闸右边墩的裂缝成因,借助有限元软件对水闸边墩进行了正常运用工况下的三维数值计算,分析了右边墩的应力、应变情况,进而通过现场试验及分析结构配筋情况,给出了右边墩的裂缝成因,即在正常运用情况下,边墩裂缝位置存在明显的应力、应变集中区域,且现有结构配筋不满足最小配筋率要求、混凝土老化严重。     

基于CFD的泵站进水池流场水流特性分析

鉴于泵站进水池内的水流条件直接关系到水泵能否正常运行,通过CFD的方法,采用ANSYS 15.0软件模拟了泵站进水池在无隔墩和有隔墩两种体型下的流场,预测了吸水管内涡核的位置,并分析了进水池内的流态、流速分布规律及吸水管内的流速分布规律。结果表明,进水池设置隔墩后,吸水管内的涡核显著减小,属于水下涡第二类即带核物的涡类型;吸水管中心与进水池后壁、侧墙的距离关系到漩涡的产生,在泵站设计中应予以重视;隔墩对调节进水池内的流速分布和改善水流条件具有一定的作用。     

基于CFD的泵站进水池流场水流特性分析

鉴于泵站进水池内的水流条件直接关系到水泵能否正常运行,通过CFD的方法,采用ANSYS 15.0 软件模拟了泵站进水池在无隔墩和有隔墩两种体型下的流场,预测了吸水管内涡核的位置,并分析了进水池内的流态、流速分布规律及吸水管内的流速分布规律。结果表明,进水池设置隔墩后,吸水管内的涡核显著减小,属于水下涡第二类即带核物的涡类型;吸水管中心与进水池后壁、侧墙的距离关系到漩涡的产生,在泵站设计中应予以重视;隔墩对调节进水池内的流速分布和改善水流条件具有一定的作用。     

基坑降水对邻近桥下道路的影响及防治措施

某基坑开挖降水导致邻近桥下道路产生了较大的不均匀沉降,影响行车安全。采用Midas GTS软件建立该基坑施工的数值仿真模型,考虑地下水渗流对沉降的影响,分析基坑开挖降水对道路的影响机制及沉降控制措施。结果表明,当降水深度超过6m时,邻近桥下道路开始出现沉降,桥墩承台与道路过渡段的不均匀沉降尤其明显,且随着施工的推进,道路路面沉降变大,影响范围变广。为防止道路进一步破坏,采用土工格室加筋处治道路不均匀沉降问题。实际沉降观测表明,采用土工格室加筋法处治后,道路沉降速率降低,防治效果较为明显。     

大吨位预应力混凝土边墩三维有限元静动力分析

为了得到某工程大吨位预应力边墩的应力变形规律,采用有限元软件ANSYS建立闸墩整体的三维有限元模型,选取3种典型工况进行静动力计算,分析闸墩整体各方向的位移情况及闸墩颈部区域、锚块尾部、预留平孔等部位的应力分布特点。由于传统的等效荷载法和降温法施加预应力不够准确,改进了等效荷载法,并对锚块底部和闸墩按分离模型进行模拟。结果表明,闸墩预应力效果明显,位移应力分布符合一般规律。局部区域拉压应力超出了混凝土的设计强度,但在深度方向上范围较浅,可通过配置非预应力钢筋限制裂缝的开展。     

抽水蓄能电站沥青混凝土防渗面板裂缝处理及防治措施

施工质量良好、致密的沥青混凝土防渗面板几乎是不漏水的,最易出现面板裂缝和缺陷的时期是蓄水初期,过快的水位上升或下降速率极易引起过大的基础层变形,从而导致面板出现裂缝.地质条件、水库的运行条件、不均匀沉降等均可造成沥青混凝土面板的裂缝,应根据工程的实际条件,并结合裂缝的产状及发展情况,对裂缝的成因进行综合判断,并采取相应的防治措施.沥青混凝土防渗面板的裂缝修补较为复杂,对工程的后期运行影响较大,因此修补措施应根据工程的实际特点及已建工程的裂缝修补经验综合制定.     

非对称式闸站结合式泵站前池流态模型试验研究

非对称式闸站结合式泵站结构形式复杂,前池易存在严重的不良流态。为此以某非对称式闸站结合式泵站为例,在6台泵全开、自排孔关闭的工况下设计7种方案,并采用物理模型试验预测了其前池流态,以选择最优方案。结果表明,方案5即在导流墙长度为80cm,并在导流墙上开孔,同时在#3、#4泵站联间封缝处加设三角形底隔墩,在#2、#3及#4、#5泵房联间封缝处加设梯形底隔墩能明显缩小导流墙周围和前池左岸的回旋区面积,改善泵站的进水条件。研究结果为非对称闸站结合式泵站的前池整流研究提供参考。     

HDPE冷凝管对大型泵站混凝土墩墙温度场的影响

以引江济淮工程派河口泵站为例,采用ANSYS有限元软件模拟分析了大型泵站混凝土墩墙内部布置HDPE冷凝管后温度场,对照现场无线测温数据验证模拟结果的准确性,并通过对比墩墙内有、无冷凝水管两种情况下的实测温度数据,分析了冷凝水管对混凝土内部温度场的影响。研究结果表明,采用在墩墙内部设置冷凝水管的方式能够有效降低结构内部温度,减小里表温差;采用HDPE能有效减缓混凝土降温速率;冷凝水管间距应根据数值模拟结果进行初步确定,并利用现场测温仪进行校验,及时调整冷凝管布置间距,以达到更好的降温效果。     

闸墩结构防裂方法探究分析

墩墙结构形式单薄,其混凝土温度裂缝问题一直备受关注。对此,分析了裂缝产生的原因和危害,提出把底板与部分墩墙一起浇筑、改变底板宽度两种方式以降低裂缝产生的可能性,结合三维有限单元法和温度应力仿真计算程序进行计算分析,得出底板与部分墩墙一起浇筑的方式可使闸墩底部拉应力更小,有利于防裂;底板宽度过大不利于防裂;同时通水冷却是增加安全裕度降低开裂风险的有效方式,对实际工程有一定的参考作用,因此要充分发挥其正面作用,避免其负面效果,以达到防裂的目的。     

大体积薄壁混凝土墩墙结构早龄期开裂过程的数值模拟

水工大体积薄壁混凝土墩墙结构在早龄期温度变形、自生体积变形等荷载作用下易出现多条竖直贯穿性裂缝,目前常用的应力计算方法无法模拟出工程结构的开裂过程和裂缝数量。将开挖释放荷载理论引入混凝土早龄期温度场和应力场计算中,编制了相关程序,模拟施工期的大体积薄壁混凝土墩墙结构的开裂过程。结果表明,墩墙结构在早龄期开裂过程、裂缝分布、裂缝数量与实际较吻合,且程序的计算效率较高。     

某电站厂房楼板裂缝成因三维有限元静力分析

针对水电站厂房楼板裂缝成因复杂性问题,采用有限元程序ANSYS对某电站厂房结构进行了静力计算,获得了厂房发电机层楼板混凝土构件应力和位移响应,并利用混凝土Willam and Warnke开裂准则,计算分析了厂房发电机层楼板的开裂.结果表明,厂房楼板裂缝主要分布于发电机机墩周围及梁与楼板交界区域,建议进行有针对性的限裂加固措施,以确保厂房后续运行过程中的安全.     

大型泵站施工期温度场与应力场数值仿真分析

大型泵站的底板、墩墙、流道、楼板等构件尺寸大,施工时混凝土温度应力十分复杂,易引起开裂并影响结构的安全和使用。针对南水北调东线工程某大型泵站工程,研究了施工期混凝土仿真分析计算方法,建立了三维有限元施工仿真计算模型,对泵站结构施工期的温度场与温度应力场进行了仿真计算。结果表明,泵站底板和闸墩等构件温度应力较大,易出现开裂。据此提出了相应的温控防裂建议,为工程设计与施工提供了依据。     

水电站垫层蜗壳外围混凝土结构受力分析

以某工程为例,对垫层蜗壳进行了三维非线性有限元计算,研究了混凝土承载比计算方法,考虑有无伸缩节和止推环的影响,从机墩结构不均匀上抬位移和混凝土承载比两方面,对摩擦系数、垫层刚度系数、垫层平面包角、子午断面包角进行比较和分析。结果表明,除有无伸缩节、止推环因素外,其他参数对机墩不均匀位移和混凝土承载比均有影响,其中垫层刚度系数影响最大,平面包角其次,摩擦系数和子午断面包角仅对混凝土承载比有一定影响。     

考虑水管冷却及表面保温的闸墩施工期温度应力场仿真分析

鉴于施工期的混凝土内外温差及变形约束是闸墩产生温度裂缝的主要原因,基于温度应力场和水管冷却算法等基本理论,通过与施工现场的温度监测数据的对比分析,反演混凝土热学计算参数,利用三维有限元计算软件进行闸墩施工期考虑水管冷却的温度场及应力场仿真计算。结果表明,水管冷却温控效果良好,但混凝土表面因降温幅度较大而产生早期较大的拉应力,应进一步做好表面保温措施,降低混凝土内外温差。     

串场河防洪闸群桩基础施工期仿真分析

串场河防洪闸建在覆盖层较厚的软土地基上,为防止基础不均匀沉降过大、增强闸基础稳定性和运行安全性,采用管桩方案加固基础.采用基于三维快速拉格朗日算法的FLAC3D程序对该闸施工期上部结构、群桩和地基共同作用机理进行数值仿真模拟,探讨了地基沉降及桩承载力分布规律.计算结果表明,施工期群桩基础的应力分布和不均匀沉降处于合理范围,桩顶反力满足承载力设计要求,基础不均匀沉降与现场观测资料基本吻合,可为工程设计和施工提供技术指导,同时说明FLAC3D软件在大型群桩基础分析具有可行性与可靠性.     

基于多跨连续水闸底板结构的桩基布置方案优化研究

为减少不均匀沉降,提高上部结构整体景观性,上海市某水闸工程拟采用多跨连续整体式底板结构型式。针对多跨连续整体式结构受力机理复杂的特点,基于共同作用原理对均匀桩基布置、不均匀桩基布置等不同桩基布置方案进行Plaxis有限元数值协同分析,研究各方案下底板内力、沉降值情况。结果表明,相比于桩基均匀布置,软土地区多跨连续水闸底板下桩基不均匀布置对控制底板弯矩、减小不均匀沉降更为有利。其中,桩基边侧加密布置方案较桩基均匀布置和墩下桩基集中布置情况更优,底板上部最大弯矩显著降低的同时,桩基受力更为均匀。     

越南某电厂水池池壁混凝土结构裂缝原因分析

越南某电厂项目BOP区域的多个水池池壁混凝土结构发生了大面积的开裂和渗漏现象,严重影响了水池的使用功能及外观,为分析研究裂缝发生的原因并为后续工程中的裂缝控制积累经验,根据现场裂缝的实际情况及原材料检验数据,结合相关技术文献资料,对裂缝发生的原因进行了分析,认为裂缝发生的主要原因在于混凝土原材料及混凝土生产质量的控制。在后续的工程中,需要根据工程的实际情况对原材料的选取和生产过程的质量控制有针对性地提出要求,以达到理想的混凝土结构裂缝控制效果。     

基于质点平衡法的混凝土三点弯曲梁破坏过程模拟

针对现有混凝土破坏过程模拟方法存在的不足,将质点平衡法应用于混凝土三点弯曲梁的开裂特性模拟。结果表明,结构自身的应力分布决定裂缝的分布区域,而混凝土内部各组分的力学性能直接决定裂缝细部扩展路径,质点平衡法适合模拟考虑细观结构的混凝土结构的开裂特性。研究成果可为混凝土细观力学特性的研究提供参考。