拱坝、壳体与平板的结构分析

郑秀培(水利电力部昆明勘测设计院):原文具有很大的理论与实用价值,文中的优点很多,与几种比较典型的方法比较,全面和周密的考虑了各种因素的影响,推理清楚明了,便于掌握,而且应用范围甚广,学习后有下述二点想法.(一)根据原文的分析法,在计算时假定外荷载是集中作用在每个格栅的结点上,代用格栅的分格便不宜过稀,否则会影响计算的精度,特别是想用原文式(88)至(95)直接计算内力和应力时尤甚,同时格栅分格过稀,也不宜于详细了解坝体和壳体各部分的应力分布,将格栅分格密一些则能解决上述存在的问题,但将加大计算的工作量,我想用类似于差分网格法的方法,将格栅相对分密一些,每一结点用三个线变位未知数代替原文的五个变位未知数(三个线变位和二个角变位),即将原文的二个角变位,分别用径向位移一次偏导数的有限差分公式表示,并从平衡方程中消去二个角变位未知数,得出三组表示三个线变位的线性方程,这三组方程和某些用壳体理论得到的差分方程相类似,但却包含了原文所全面考虑到的各种因素,这样似有助于问题的简化,今分述如     

力分配法解平面问题

本文提出了一种弹性理论的近似数值解法。把一个平面弹性体当作网格板,可以近似地推求网格結点变位和网格线平均应变之間的关系。因而可以近似地来表达弹性理论的基本方程。为此,文中給出了反作用力系数、应力系数和位移系数;提出了一个松弛解法——力分配法,并附有算例。     

高拱坝典型拱圈结构模型试验研究与有限元计算分析

某高拱坝坝高、库大,坝址区地质条件较为复杂。该坝体所受到的应力和产生的变形都直接影响到大坝的安全。针对该拱坝地质构造复杂程度较为突出的典型高程拱圈,以结构模型试验为主要研究手段,结合有限元计算,分析了该拱圈在正常工况下的应力和位移分布情况。试验得出:该拱圈的最大压应力出现在左拱端下游面,最大拉应力出现在左半拱端下游面中部,应力值满足规范要求,但呈现出一定的不对称性;两拱端径向和切向变位存在一定的差异,左拱端位移较右拱端大。有限元计算中对左岸增设了垫座进行加固,并计算得出最大压应力位于左岸坝体和垫座交角处,最大拉应力位于垫座上游面;最大顺河向位移位于拱冠梁附近,左岸的顺河向位移明显大于右岸。有限元计算得出的应力与位移分布规律及试验成果相似,两者互为补充。采用垫座加固后的拱圈应力和位移得到了一定程度的改善。鉴于该拱坝左右岸存在的软弱结构面对坝体应力及稳定性存在一定的影响,且因左右岸应力和位移分布呈现出一定的不对称性,建议对坝肩主要结构面采取一定的加固处理措施以确保工程的安全。     

拱坝初参数分析法

本文以拱端反力系为初参数，应用递推方法，建立了水平拱力学参数的递推公式，从拱端向拱冠逐段递推，最后在拱冠梁结点建立内力平衡和变位协调方程，从而可求解拱端反力系，再回代计算每个结点的力学参数，最后计算应力和变位。用该法研制开发的计算程序，计算速度快，占用内存少，可以在微机上计算拱坝应力。工程实例计算表明，该法计算成果可靠。     

微机ADSC-CK拱坝多拱梁法应力分析程序简介

我院二潍工程设计处编制的ADSC-CK拱坝多拱梁法应力分析程序原来只能在VAX-11/780机上运行,由于美国进口的每秒百万次VAX机普及率很低,所以程序的推广受到报大限制。该处对该程序进行了改编和增补,成功地移植至微机,并保持了体形计算和力学计算方面的全部功能,这就为拱坝计算程序的推广使用开辟了广阔的前景。现将微机程序简要介绍如下: 一、程序功能 (1)本程序采用传统的试载法原理,视拱坝为水平拱圈和垂直悬臂梁两种体系的组合,根据拱、梁交点的变位协调条件求解内力和应力。解算时考虑了径向、切向和水平扭转三个主要变位的协调,并通过“ZM”法计入垂直扭转的影响。     

一齿差内齿轮插刀齿形样板坐标计算及程序编制

一齿差内齿轮插刀实际上可以看作是具有切削刃的变位齿轮的一个齿,插刀采用径向进刀插削内齿轮,为了获得合格的齿形,通常插刀齿形样板各坐标点按表1公式求得。取一组Rx(RY)值利用计算机,可一举求得齿形样板的x、Y坐标。下面叙述该程序的编制原理:     

高大跨拱圈三维可视化对接安装测控技术研究与应用

文章阐述了高大跨拱圈三维可视化对接安装测控技术理论与方法。包含拱圈节段三维数据获取、数据处理、三维模型重建、三维模型(构件)对接耦合分析、对接安装姿态控制、构件处理技术以及三维可视化模拟对接安装等,并以龙场渡槽拱圈三维可视化安装工程为实例详细说明了测控和模拟安装技术方法。     

坝体与背管结构相互作用分析

基于李家峡坝体径向变位观测资料,用三维非线性有限元分析坝体与坝后背管结构的相互作用.结果表明:坝体变位使背管上弯段附近外包混凝土产生0.0～2.33 MPa的轴向拉应力,使管腰产生0.2～3.1 MPa的剪应力,使背管与坝体接缝面产生0.05～1.20 MPa的剪应力;背管对坝体有很小的支撑作用,管内内水压力使坝体有向下游变形的趋势,但对坝体应力的影响不大.因此,坝体变位和管内内水压力分别是背管产生轴向拉应力和环向拉应力的主要因素.     

弹支梁和单向弹支板的内力分析

一般设计钢筋混凝土肋形结构时,多未计及支座的变位情况,将梁及板视为连续粱、固端梁或简支梁进行计算,故具有一定任意性,或造成浪费,或偏于不安全.作者按变位方程,计及支座的弹性工况,提出了肋形结构梁、板的内力分析方法,并附工程计算实例,可供设计人员参考.     

地基弹性模量、拱圈形式对拱坝坝肩稳定、应力、变形影响的研究

从结构力学原理出发,推出了描述拱坝各力学要素,如拱冠力系、拱端力系,应力、变形与E_R/E_σ(E_R-地基弹性模量,E_σ-坝体弹性模量)的关系式。公式的推导不涉及拱轴线形状,因而适用于任意形式的拱圈,只要该拱圈满足公式推导的基本假设。本文研究了地基弹性模量的改变对各类拱圈形式的坝肩稳定、应力、变形的影响。并对各类拱圈形式做了专门的讨论。     

对《允许底部滑动的拱坝设计》的讨论

一、关于变位系数 a_(ij)的讨论文中的梁在外荷的作用下可以沿基础面滑动,即发生线变位;当外荷增加时,还会绕下游支点转动,即发生角变位。因此,这种梁实质上是靠自重稳定的自由体,它不具备悬臂梁的约束条件。这种自由体在保持自重稳定的条件下也可以承担一定量的水平荷载。原文在限滑量和坝体应力的计算中,仍然应用悬臂梁的变位系数 a_(ij)值,列出梁底平移一个单位的变位协调方程,即sum from j=1 to n a_(ij)X_(Bj) 1×E_a=-δ_jX_(Bi) (1)并以上式解算平移一个单位所引起的梁的分配荷载 X_(B_i)和梁底作用弯矩 M_B。我认为在此处用悬臂梁的变位系数 a_(ij)值来代替实质是自由体的梁的变化系数,是值得商榷的。     

拱坝、壳体和平板的振动及地面运动相位差的影响

本文系根据多自由度結构系統的动力反应基本理論,将黄文熙教授的拱坝、壳体和平板的結构分析方法推广应用于拱坝、壳体和平板的振动与动应力分析,用具有n个結点的格柵去代替实际結构,可以推得一組代表具有3n个自由度的結构系統的頻率方程組。結合本文所推得的在三向振动条件下的振型正交条件,可用迭代法或数字計算机解算这个3n元齐次代数方程組,从而确定系統的各个自振頻率和振型,然后在求出三向振动条件下的振型参与系数后,可按振型展开,求出系統在地震或其它干扰力作     

力分配法解平面問題

胡积龄(水利水电科学研究院結构材料研究所):原文所建议的平面弹性问題的近似数值解法,具有一定的实用价值.但笔者认为存在下面两个问题:(1)原文在建立应变与位移间的关系式(1)及求外力的关系式(2)时,推导方法比较简明.但差分式与麦克亨利的方法一样,带有较大的任意性.換句话说,差分表示式不是唯一的(参见原文参考文献[6]),因而采用较大网格时,精度一般较差.(2)原文在推导力的分配关系时切出围绕各点的单元体求解,而在边界上则采用了与周围单元体拼合的方法,     

龙羊峡大坝高水位运行期变位规律分析

2005年汛期,黄河上游来水较好,龙羊峡水库水位持续上升,最高水位达2597.62m,大坝自运行以来首次经受接近正常高水位的考验.对高水位运行期大坝及基础变位观测资料进行分析,合理解释了拱冠径向位移水压分量不闭合现象,总结出大坝的变位规律,认为大坝工作状态正常.     

一类流域点污染源识别的稳定性与数值模拟

本文考虑了流域中单个点污染源识别问题的唯一性、稳定性和反演算法.该问题的数学模型为一维线性对流反应扩散方程,方程的源项F(x,t)表示了污染源是一个随时间变化的点污染源.在对污染源及测量点的先验假设下,获得了点源识别的唯一性和局部稳定性,给出了识别污染源位置S和污染强度λ(t)的计算方法.数值例子表明源项反演的算法是有效的.     

拱坝非圆弧拱的研究

采用扁平化的非圆弧拱是目前拱坝设计中兼顾稳定和应力的一种趋向。本文将各种非圆弧拱与圆弧拱的特性进行了比较,发现当拱厚较薄(例如拱厚与拱跨之比<0.15)而拱圈中心角足够大时,传统的圆弧拱仍是一种较好的拱圈形状;但随着中心角的减小,圆弧拱逐渐失去优势,而非圆弧拱从拱冠开始较大范围内的应力可能呈均匀分布,且数值明显低于圆弧拱,如果采用拱端附近变截面的拱圈,将优于圆弧拱。     

水轮发电机组主轴弯曲振动基频研究

对反击式水轮发电机组主轴弯曲振动机理进行的研究，将机组的主轴径向弯曲振动分解成：①两消铰支，中部加集中转子质量；②两端铰支，中间为均匀主轴；③一端铰支，另一端加集中的转轮质量等3个系统来考虑。经过简化后，用数学方法分别推导出3个系统主轴弯曲振动方程并解出振动方程解。     

水工溢流坝面承重支架搭设与承载实验

郑风苑桥坝工程,天桥采用(13.50+50+13.50)m板式拱桥,桥梁总宽6.50 m,拱顶高16.28 m拱轴线为园曲线,主跨拱轴线圆曲线半径为35.20 m,采用3根1.20 m×0.60 m的拱圈,在跨中部加厚;边跨拱轴线圆曲半径为18 m,采用1.20 m×0.60 m的拱圈,在跨端部加厚;桥面板采用厚度为0.25m的钢筋混凝板,外挂混凝土装饰板;桥拱圈及部分桥板采用支架上现场浇筑施工。文章根据人行天桥(彩虹桥)现浇拱圈、系梁、桥面板承重支架施工方法,对水工溢流坝面上承重支架搭设、承载实验、施工工艺流程,对施工中出现的主要问题和处理方法作了简要阐述。     

夹岩水利枢纽工程白甫河高大跨管桥拱圈锚碇结构设计与应用

在夹岩水利枢纽工程白甫河高大跨管桥拱圈施工过程中,为了给拱圈悬臂浇筑节段提供充足的锚固力,又可降低工程施工成本,根据两岸桩基、镇墩等永久构筑物布置,结合施工现场的实际地形、地质条件,采用了混合式锚碇结构和新型预应力锚碇结构.目前管桥拱圈已安全顺利合龙,施工过程中的监测数据表明锚碇结构和管桥拱圈状态正常,说明混合式锚碇结...     

分析拱坝应力的分载位移法

本文以试载法为基础,提出拱坝应力分析的分载位移法.本法以拱单元和梁单元为计算体系,按位移法分别由拱和梁两套系统建立以结点变位和分配荷载为未知量的平衡方程,从中消去分配荷载得到以结点变位为未知量的整体协调方程.与常规试载法比较,本法具有计算工作规格化、内存少、计算量小及便于动力分析等优点.