超大拱式变截面渡槽收缩徐变影响研究

以跨径200m的超大跨径变截面拱式渡槽的结构设计为例,通过建立有限元模型,对渡槽主拱圈的分段分环施工全过程进行了收缩徐变分析。结果表明,徐变收缩可引起较大的后期变形,对渡槽竖向位移影响显著。建议在超大跨拱式渡槽预拱度设计时,应充分考虑混凝土的收缩徐变对变形的影响,采取分段分环施工并在拱脚处使用微膨胀混凝土以减小收缩徐变的影响,并采取相应措施控制渡槽线形。     

船坞坞口变截面底板应力及沉降有限元分析

以江苏省某干船坞坞口为例,在考虑了翼墙与底板、底板与地基共同作用以及闸门对水平水压力的传递作用下,采用ABAQUS有限元软件对带翼墙船坞坞口底板进行了三维有限元模拟,分析了变截面底板的最大主应力、Tresca应力及底板沉降位移量。结果表明,闸门关闭时,闸门与翼墙连接处的最大拉应力大于混凝土的抗拉强度;闸门开启和闸门关闭时,船坞坞口底板变截面处的应力区别很大,变截面底板的最大主应力满足混凝土的抗拉强度,但Tresca应力在坞口变截面位置大于混凝土的抗剪强度,底板顶层与底层对应位置的Tresca应力分布基本一致(变截面除外);船坞坞口土体沉降位移较大。可见船坞闸门与翼墙连接处的最大拉应力、底板变截面处的Tresca应力及船坞坞口土体沉降位移应引起足够重视。     

大塘口空腹式双曲拱渡槽安全评价分析

对危旧渡槽进行安全鉴定并分析其安全状态,为下一步加固或重建提供科学依据尤为重要。以运行40年的大塘口空腹式双曲拱渡槽为例,采用现状调查分析、地质勘察、现场安全检测、水力要素复核及结构安全复核等方法,评价了渡槽工程质量、水力要素及结构安全性。结果表明,渡槽存在一定质量缺陷,工程质量分级为B;渡槽过流能力不满足规范要求,水力要素分级为C;主拱圈拱脚偏心距及抗裂不满足规范要求,支承结构安全分级为B;渡槽地基基础满足规范要求,安全分级为A。因此,评定大塘口渡槽安全类别为三类渡槽。     

杨家坝渡槽结构应力与变形三维有限元分析

针对杨家坝渡槽跨度较大导致的安全问题,采用初始应变法施加预应力,考虑了渡槽在运行过程中的11种工况,对渡槽结构应力与变形进行了三维有限元分析,得出了渡槽结构应力和位移的分布规律.结果表明,渡槽槽身位移和挠度较小,满足现行规范要求;槽身一般均处于压应力状态,且最大压应力小于混凝土容许值;在温降与夏季日照工况下槽身的最大拉应力明显超过混凝土容许值,建议在槽身两边各增加一束预应力钢绞线.     

基于有限元下伏空区巷道围岩稳定性研究

基于ANSYS有限元分析,以下伏空区巷道作为研究对象,对巷道掘进施工前后巷道围岩的位移矢量云图和应力云图进行了数值模拟研究,并进一步研究了支护后巷道的剪力和弯矩。结果表明：在整个巷道掘进过程中,巷道和下伏空区之间的应力变化最为明显;下伏空区巷道的拱顶、拱腰和拱脚应力较大;巷道支护后其剪力和弯矩主要集中在左右拱腰偏拱底的部位。     

某拦河蓄水钢闸门主梁优化及有限元分析

为改善水工钢闸门主梁腹板的应力分布,减小主梁挠度,提出了一种新型的主梁结构即实腹式双拱形主梁。以某露顶式拦河蓄水闸为例,利用有限元软件ANSYS分别建立了梯形变截面梁腹板模型和双拱形变截面梁腹板模型、梯形变截面主梁闸门和双拱形主梁闸门模型,对两种主梁和闸门分别进行静特性结构分析,比较两种主梁腹板和闸门各构件的应力及变形。结果表明,双拱形变截面梁闸门各个构件的最大折算应力比梯形变截面梁闸门基本小8%以上,位移挠度比梯形变截面梁闸门小14%左右。说明在强度安全和刚度校核时,双拱形变截面梁闸门优于梯形,在水工钢闸门主梁优化及设计时,可考虑采用双拱形变截面主梁。     

渡槽在折线温差分布下的横向温度应力计算

为分析渡槽在折线温差分布下的横向温度应力,运用公路桥梁规范中折线温差分布函数,推导了渡槽在折线温差分布下横向温度自约束应力和框架约束应力计算公式,计算了渡槽在冬季骤然降温作用下的温度应力。计算表明,渡槽外表面总应力是壁厚和温差的函数,当壁厚不变,温差减小50%时,其温度应力也相应减小50%,当温差不变,壁厚减小50%时,其温度应力减小21%;与指数温差分布函数计算的温度应力值相比,该方法计算值较小,在设计时若按此考虑渡槽温度荷载,则能显著提高渡槽的安全性能。     

基于改进随机森林算法的渡槽位移及应力预测模型

渡槽位移及应力监测是渡槽健康监测的重要内容,其位移及应力变化与多种因素存在复杂的非线性关系,这种关系导致传统数学模型难以较准确地预测出不同环境变量影响下渡槽的位移及应力变化情况。对此,提出了一种基于随机游走思想的随机森林算法,该算法以渡槽水位、气温及水温为输入,能较准确地预测出渡槽不同测点的位移及应力。最后,通过一个数值算例,对比了该算法与已有模型算法的拟合性能和泛化能力,验证了该算法的优越性,可满足渡槽工程位移及应力预测的需要。     

某水电站复杂非杆系结构程序化配筋设计

针对复杂非杆系结构配筋设计难度较大的问题,以某混凝土拱坝孔口为例,运用ABAQUS软件分析了最不利工况条件下的孔口应力。依据拉应力图形法原理,采用C#程序语言编制了配筋程序,实现了截面的剖切、应力的平面投影、拉应力面积的计算以及配筋截面面积计算等功能。研究结果可为非杆系结构工程配筋设计与施工提供参考。     

青龙RCC拱坝封拱温度对拉应力的影响

青龙RCC拱坝在施工过程中多次调整封拱温度,针对不同的封拱温度方案,利用ANSYS有限元软件计算了温降工况下坝体的应力,并编写APDL程序导出了各方案下上、下游面两拱端及拱冠的等效应力,分析了拉应力的分布规律。结果表明,不同封拱温度方案下青龙拱坝坝体拉应力分布差距较大,当局部高程坝体的实际封拱温度高于设计值时,坝体的拉应力分布范围较设计工况有所扩大,应力值增大;在高温季节施工时,若不采取温控措施,坝体会产生过高的拉应力而影响安全。     

拱坝拉应力控制指标的探讨

以溪洛渡双曲拱坝为研究对象,研究其在水压和自重荷载组合下拉应力控制指标。并针对目前拱坝设计规范中拉应力控制指标的局限性,提出了一种思路:通过调整拱坝不同荷载组合中的可变荷载,求解满足开裂控制范围要求的最大值,用此荷载求解弹性状态下的有限元等效应力,对已建和在建拱坝进行一系列分析后可得到不同拱坝的有限元等效应力容许值,对其进行统计分析从而建立具有普遍意义的拱坝不同荷载组合下的拉应力控制标准。     

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。     

碾压混凝土拱坝诱导缝设置研究

鉴于制定合理的诱导缝分缝方案是改善碾压混凝土拱坝坝体应力、防止大坝开裂的重要措施,采用三维有限元技术,考虑施工期瞬态温度荷载作用,比较分析了桑郎碾压混凝土拱坝在不同分缝方案下的诱导缝开裂情况和坝体应力。结果表明,在靠近拱坝高拉应力区设置的诱导缝更易开裂,有效地起到释放坝体应力的作用;诱导缝的开裂对坝体不同部位的应力改善效果不同,诱导缝开裂后拱坝上下游表面高拉应力值降低明显,但远离诱导缝的坝内应力值降低较小,对碾压混凝土拱坝的诱导缝设置具有一定的参考作用。     

CCS水电站地下厂房施工过程中围岩稳定性分析

CCS水电站地下厂房由主厂房和主变室组成,为超大断面地下洞室,其开挖过程中围岩应力、变形等特征决定着地下厂房施工和运营过程中的安全性和可靠性。通过分析工程地质条件,选取#8机组剖面建立地质概化模型,采用有限元程序Phase 2建立数值分析模型,基于弹塑性本构关系对施工开挖和支护进行数值模拟,研究开挖过程中围岩变形场、应力场及塑性区的分布及变化特征。结果表明,洞室顶拱的变形和应力集中主要产生在当层开挖,后续开挖对其影响较小,围岩趋于稳定;主厂房、主变室洞周岩体均呈现出向岩体内延伸的塑性区,塑性区岩体的破坏以剪切破坏为主;锚杆和喷混凝土支护对围岩的变形影响较小,对围岩的应力集中、拉应力区和塑性区有一定程度的改善。该研究结论和方法为地下厂房的施工开挖和支护设计提供了参考。     

考虑流固耦合效应的水下隧道开挖工序模拟

采用FLAC3D数值方法并考虑流固耦合效应对静水平面17 m下隧道施工进行数值模拟,比较分析了不同工法开挖的围岩渗流、位移、应力及塑性区的变化。计算结果表明,CD法需注重隧道拱部预注浆堵水加固,台阶法需加强全断面预注浆堵水加固;考虑流固耦合影响后,隧洞围岩压力相对减小30%;且不同工法开挖〖JP2〗情况下,流固耦合效应对隧道支护结构的扁平效应影响不同;拱顶与拱脚是水下隧道施工应重点关注的部位。     

华苑煤业10号煤层回采巷道围岩支护稳定性研究

为了解决因非对称力造成的巷道围岩大变形失稳,对原设计方案进行了改进,通过数值模拟的方法验证改进方案的可行性。结果表明,针对倾斜煤层,采用直墙半圆拱形巷道断面能够消除巷道顶板围岩中的应力集中现象,巷道顶板围岩破坏和下沉变形较原方案分别降低了42.85%和67.16%。     

大孔口拱坝工作性态研究

拱坝坝身开设大孔口对拱坝工作性态影响较大,对此,根据某坝身开设大尺寸泄洪孔的拱坝初设体型,建立了可反映坝址地形地质条件的有限元模型,研究了该拱坝初设体型、无联系梁及拱坝加高3种方案下的应力分布规律,并对坝基面进行等效应力处理。结果表明,联系梁完全失去作用时坝体仍能安全运行,拱圈加高后对减小坝体应力无显著效果,初设体型在等效处理后的应力大小满足规范要求,证明了该拱坝的初设体型的设计合理性,为工程的后期建设和安全运行提供了指导。