太平哨水电站溢流坝闸墩裂缝成因数值分析

应用三维有限元方法对太平哨水电站溢流坝闸墩竖向开裂的原因进行数值分析,计算中主要考虑了温度作用、静水压力、自重及冰压力的影响。通过对裂缝实际发生位置的应力变化规律进行分析,发现大坝在正常挡水情况下,冰压力对闸墩应力的影响很小,不足以使闸墩混凝土开裂;冬季温降荷载对闸墩应力影响很大,很多典型位置拉应力已经超过混凝土抗拉极限值,从而认为温度荷载是闸墩出现裂缝的主要因素。     

混凝土大坝闸墩开裂机理及其加固措施

研究了混凝土大坝闸墩由于气温的交替变化引起开裂的力学机理。采用有限元数值计算方法,分析了混凝土大坝闸墩一年四季的温度场和应力场分布。数值计算结果表明,在寒冷季节混凝土大坝闸墩的温度拉应力会超过混凝土的抗拉强度。针对丰满混凝土大坝闸墩开裂的工程实际问题,提出了闸墩加固修补方法,包括钢筋预应力锚索、混凝土灌浆和表面修复等技术。     

闸墩混凝土温度裂缝及预防措施

对闸墩混凝土的温控和防裂进行了研究，指出闸墩混凝土温度裂缝影响因素主要有混凝土材料性能、气温骤降、闸墩尺寸、浇筑层厚度、浇筑温度、间歇时间、拆模后混凝土表面保护措施、浇筑仓面保护方式、通水冷却方式等。从控制温度、改善约束条件、增强混凝土抗裂性能等方面，提出了防止闸墩混凝土裂缝、减小温度应力的措施。     

混凝土闸墩裂缝成因分析

大体积混凝土结构,特别是受基础约束较强的墩墙类结构,温度应力控制不当容易导致混凝土开裂.通过现场实测资料的计算与有限元模拟结果对比,分析了某泵送混凝土闸墩裂缝的成因与机理,对墩墙类大体积混凝土结构,应降低温度应力,以限制混凝土开裂.     

混凝土闸墩分层浇筑时间间隔的优化控制

在大体积混凝土分层浇筑过程中,浇筑间隔是控制混凝土温度裂缝产生的一个重要因素。针对混凝土闸墩分层浇筑时间间隔问题,通过对分层浇筑施工过程中闸墩温度应力进行分析,阐述了分层浇筑对闸墩应力的影响,并结合实例提出控制浇筑时间间隔、优化工程施工的方法。结果表明:该闸墩工程一、二期混凝土浇筑时间间隔为12 d时温度应力和保证系数均达到最佳值。以闸墩表面温度应力为控制指标,选取合理的间隔时间,不仅能降低表面温度应力、避免温度裂缝的出现,而且还可以加快施工进度、缩短施工周期。     

渭沱水电站冲沙泄洪闸闸墩开裂分析

渭沱水电站冲沙泄洪闸8~#闸墩出现了开裂,本文通过对闸墩温度场和温度应力进行计算分析后,认为早龄期混凝土过水是导致闸墩开裂的主要原因。     

温度湿度耦合作用下的闸墩受力与开裂特性分析

水闸是常见的水工建筑物,闸墩部位受力情况复杂,容易出现变形和裂缝。鉴于闸墩裂缝主要由温度、混凝土干缩、湿度等因素导致,以2级建筑物为水闸工程为研究对象,建立三维有限元模型,分析施工期间闸墩的温度差和湿度场变化情况,研究温湿度共同作用下闸墩受力与开裂特性。研究表明,混凝土闸墩最大拉应力为1.04 MPa,出现在闸门槽附近。     

考虑黏结滑移的型钢混凝土弧形门闸墩型钢锚固长度研究

为探讨确定型钢混凝土弧形门闸墩型钢锚固长度的方法,在以往研究型钢混凝土黏结性能试验成果的基础上,建立了型钢混凝土闸墩的型钢与混凝土黏结滑移本构关系,并参照黏结型锚杆的"中性点"理论来定义型钢的锚固段,建立了型钢混凝土闸墩有限元模型,分析不同的型钢锚固长度对闸墩工作性能影响。通过运用模拟退火算法准则结合ANSYS软件自带的参数化设计语言(APDL)编写程序,求解以混凝土强度、型钢配钢量和保护层厚度为影响因素的型钢混凝土闸墩型钢的最短锚固长度。研究表明:以闸墩型钢受拉屈服和锚固失效同时出现为限定条件,通过回归分析建立的以闸墩混凝土强度、型钢配钢量和混凝土保护层厚度为变量的型钢锚固长度下限计算公式是基本合理的。     

挡潮闸闸墩高性能大体积混凝土温度效应与控制

为了解决某挡潮闸枢纽工程中高性能大体积混凝土结构浇筑时的温度控制问题,避免因混凝土干缩、自体积变形、外部约束和温度效应等因素引起混凝土开裂,取闸室底板和中墩进行三维有限元建模,对闸墩采取不同的温控措施,进行闸墩温度场和温度应力场的仿真分析,研究闸墩冷却水管布置方案的温控效果并提出科学合理的温度控制措施,为现场科学施工提供理论指导。仿真结果表明:通水冷却效果良好,闸墩均未出现裂缝;在混凝土浇筑初期采取降低入仓温度和通水冷却等降温措施来减小由于混凝土水化热引起的最大温升,可以有效减小混凝土温降阶段的降温幅度;控制最大温升、内外温差及温降速率是大体积混凝土闸墩温控防裂的关键。     

软基上闸墩开裂原因仿真分析

软基上修建闸墩,仍然出现开裂现象,而且比较普遍.按照闸墩实际材料与浇筑过程,利用有限元仿真程序,计算了闸墩在施工期及运行期的温度场和应力场,得到了其开裂位置、开裂时间和开裂状态.仿真计算结果与闸墩裂缝实际调查资料的对比和分析表明,基础强弱对闸墩开裂影响不大,闸墩内部的过高温度是导致闸墩开裂的根本原因.通过虚拟浇筑计划下的仿真分析,指出选择合理的混凝土浇筑时间与方式,可以避免闸墩开裂.     

滑模在士卡河工程的应用

土卡河水电站表孔坝段共有4个中墩,每个中墩长39.95m,宽4m,墩头为椭圆形,闸墩下游设置牛腿,牛腿宽2.4m,该闸墩采用滑模施工。由于受牛腿的影响,故滑模需3次滑升,即牛腿作为1次滑升,牛腿上、下再各分1次滑升,在牛腿处需要模板置换。浇筑采用通仓平铺,浇筑层厚30～50cm,每层平均方量50～80m3。该工程通过对滑模施工的精心组织,攻克了水利工程中长40m闸墩滑模的使用难题,也解决了滑模过牛腿的难题,为今后滑模在水工建筑物上的使用提供了参考。     

大型水闸连续反拱底板加固技术研究

太平闸建设时采用了较为特殊的连续反拱底板结构,该结构形式对水闸不均匀沉降适应能力较差,导致底板局部出现了裂缝.为对太平闸反拱底板进行抗裂加固,采用三维有限单元法对该闸地基系统进行应力变形分析,对工程安全状况作出评估,在此基础上进行抗裂加固方案的综合比选、优化,并对方案有效性和施工期闸墩、底板结构安全性进行复核评价,由此制定出切实可行的底板加固方案和安全措施,取得了良好的应用效果.     

开孔导流墩几何参数对闸站工程前池整流效果的影响

为了改善闸站结合工程的泵站前池流态,采用计算流体力学(CFD)对闸站结合式泵站前池流态进行数值模拟,研究了开孔导流墩的长度、开孔宽度、相邻的孔口中心间距及开孔高度等因素对泵站前池流态的影响。结果表明:选择合适长度的导流墩能改善闸站结合工程的泵站流道进口的不良流态;在优选的长度下,进行导流墩不同开孔几何参数的对比计算,发现开孔导流墩长度为8.62D(D为水泵叶轮的直径)、开孔宽度为1.55D、相邻的孔口中心间距为2.16D、开孔高度为0.66h(h为前池水深)时,相比于其他几何参数的开孔导流墩,前池内流态能得到更好的改善,水泵入口流速分布更均匀,漩涡综合影响函数更低;CFD计算结果与模型试验结果基本吻合,研究成果可为闸站结合工程选择合适的导流墩提供参考。     

近海复杂环境因素对闸墩混凝土裂缝的影响

近海大体积混凝土结构所处的外界环境以及地质条件比较复杂,对于带裂缝水闸结构来说,因所处的地理位置、气候变化以及潮汐升降水位等因素的缘故,水闸闸墩裂缝处于张合状态,这降低了水闸结构的稳定性,甚至会影响水闸结构的寿命。沿海环境温度变化对混凝土裂缝宽度变化的实际监测分析,对于混凝土结构安全耐久性评价具有一定价值,依托典型软土地基永定新河防潮闸工程,利用测缝计对闸墩裂缝宽度变化进行健康监测。主要研究运行期环境因素(以空气温度、水温以及潮汐水位为主)对闸墩裂缝的影响,采用健康安全监测软件,通过对数据的挖掘处理,得出环境温度和水位是影响闸墩水下裂缝宽度变化的敏感性因素的结论,为以后水闸闸墩裂缝的安全维护和裂缝的预防提供思路。     

溪洛渡拱坝泄水深孔应力分析

溪洛渡双曲拱坝坝身共布置7个表孔,8个深孔,以及10个导流底孔。其中深孔孔口尺寸为6m×6．7m,泄水水头高105m,深孔出口处闸墩最大悬臂长达24．87m,闸墩最小厚度为3．5m,支撑大梁尺寸为8．0m×7．0m×5．0m（长×宽×高）,另外出口处弧门推力巨大,单孔弧门推力最高达82857kN,其应力应变状态极为复杂。采用三维有限元法对溪洛渡拱坝建立精细整体模型,对深孔部位进行应力分析研究。分析表明：溪洛渡拱坝闸墩预应力吨位和布置合理,表现在深孔孔口应力在进口段、孔身以及出口段可以满足设计应力要求;对于工况三（正常蓄水＋温降＋弧门挡水）大坝运行时,支铰大梁和闸墩下游端部出现拉应力最大极值,拉应力分别为3．0MPa和2．6MPa,但是分布范围有限,可以通过适当配筋满足设计要求。另外,文中还与二滩拱坝中孔孔口应力进行了类比分析,结果表明溪洛渡深孔孔口应力与二滩中孔类似,孔口角缘压应力存在偏压现象,但由于溪洛渡拱坝孔口周围温降荷载小,使得溪洛渡孔口内壁拉应力极值小于二滩。     

型钢布设方式对型钢混凝土闸墩工作性能的影响研究

为了确定型钢混凝土闸墩结构内最优的型钢布设形式,利用ANSYS软件对闸墩进行有限元数值计算分析.基于两种不同计算工况下3种不同数量型钢布设方式所得到的有关型钢位移、闸墩裂缝范围、闸墩应力以及型钢应力的计算结果,得出型钢布设根数为3根时各方面工作性能均较优.在此基础上继续研究型钢布设角度和长度对闸墩工作性能的影响,最终得...     

溢洪道闸墩后水翅的水力特性及消减措施研究

为研究如何避免溢洪道泄洪过程中,闸墩后生成的水翅会给泄洪安全带来诸多不利的影响。本文利用量纲分析和物理模型试验方法,对溢洪道闸墩后水翅的水力特性和消减措施开展研究。试验结果表明,影响水翅长度和高度的主要因素有闸墩尾部出口处的弗劳德数Fr_0、溢洪道坡度i、闸墩宽度等;在相同泄流条件下,若泄槽坡度变小,水翅长度也随之减小,而水翅高度却相应增加;当弗劳德数Fr_0介于2.3与2.8之间时,闸墩后的水翅长度和高度均显著增大。试验还发现水翅的长度、高度与闸墩后泄流下跌角度α有关,当α增大时,水翅长度和高度也随之增大;当α较小时,水翅现象明显减弱或消失。研究结果为实际工程消除水翅现象提供了新思路,提出的复合式斜尾墩比传统四棱台型尾墩能更好地避免水翅发生,对改善溢洪道、泄洪洞闸墩后的水流流态具有参考价值。     

变截面方形桥墩折冲效果数值模拟

为研究方形桥墩截面变化对局部冲刷特性的影响,通过建立桥墩局部冲刷三维数学模型,对方墩前端不同伸出台阶宽度及相应倾斜坡度情况下的冲刷特性展开模拟研究。结果表明:相较于方墩,墩前伸出一定台阶宽度的结构形式具有较好的折冲效果,但其折冲效果并非随着伸出宽度的增加而增加,墩前伸出台阶宽度约在墩宽的2/3时折冲效果最优;同时,通过在伸出台阶宽度基础上增加倾斜坡面的截面优化处理,得出倾斜坡面高度在床面以上0.4h（h为水深）情况下,随着台阶伸出宽度的增加其折冲效果呈增加趋势,且具有比仅伸出台阶宽度的截面结构形式更优越的折冲效果,最大折冲率高达38%。研究结果可为桥墩结构形式与抗冲防护的综合研究,尤其是大型桥墩基础结构的优化提供参考。     

开裂闸墩的温度场和应力场仿真分析

按照闸墩实际材料与浇筑过程,利用有限元仿真程序,计算了闸墩在施工期及运行期的温度场和应力场,得到了其开裂位置、开裂时间和开裂状态;与闸墩裂缝实际调查资料的对比说明,闸墩内部的过高温度是导致闸墩开裂的根本原因;通过虚拟浇筑计划下的仿真分析表明,选择合理的混凝土浇筑时间与方式,可以避免闸墩开裂。     

云峰大坝49号坝段左闸墩裂缝处理

云峰水电站49号坝段左闸墩裂缝为陈旧裂缝,在大坝加固施工过程中,由于各种不利因素同时作用,导致裂缝进一步展开成为贯穿性裂缝,严重危及结构的整体性和承载能力。本文主要介绍云峰大坝49号坝段左闸墩裂缝处理情况,包括闸墩裂缝调查、裂缝产生及发展原因分析,以及针对闸墩裂缝采取的化学灌浆和预应力锚索等处理措施,并采取综合方案对闸墩进行了加固,确保了大坝的安全稳定运行。