天花板水电站拱坝坝身开孔影响分析研究

天花板水电站拱坝坝体上下两层集中布置了规模较大孔口尺寸的泄洪建筑物,坝体体形又为薄拱坝,坝身孔口及闸墩结构布置对坝体结构强度和刚度有一定程度的影响,并关系到坝体的整体应力、应变分布和大小,设计、科研单位通过有限元静力、动力分析计算研究孔口及闸墩对坝体应力的影响情况,为拱坝体型、孔口结构设计提供了依据。     

预应力锚固闸墩有限元分析研究

应用大型通用有限元软件ANSYS,对某工程拱坝底孔的外伸悬臂式预应力闸墩进行了三维有限元计算,通过与无预应力闸墩结构对比,分析了由于上下游悬臂和闸墩预应力锚索的布置对坝体应力的影响,表明上、下游悬臂对坝体泄水孔进、出口侧壁应力影响较大,预应力的施加改善了闸墩和大梁的应力状态,但对预留竖井周围的应力分布影响较大。     

高拱坝泄水深孔预应力闸墩有限元分析

针对以往拱坝泄水孔口闸墩有限元分析计算过程中存在的边界条件过于简化,难以反映整个坝体应力及地基对坝体孔口应力影响的不足,用子模型方法对某高拱坝泄水孔口U形锚固预应力闸墩进行了分析。计算结果表明:U形锚固数值模拟方法简便、可行;U形锚固形式基本不削弱坝体结构,锚固区应力分布较好,总体应力分布较优,尤其是对高拱坝这种坝体本身较薄的结构有利;用子模型方法进行高拱坝预应力闸墩的有限元分析可以大大降低计算工作量,减少计算时间,可以考虑坝基和坝体应力对闸墩的影响,分析精度高。     

孔口闸墩对溪洛渡拱坝静动应力的影响研究

采用显式有限元结合黏弹性人工边界的地震波动反应分析方法,在计入坝体横缝动态接触非线性影响基础上,对溪洛渡拱坝采用模拟孔口及闸墩结构、仅模拟孔口不模拟闸墩和孔口闸墩结构均不考虑的3种模型进行地震响应分析,研究孔口、闸墩结构和大坝的静态和静动综合应力响应。对比分析结果表明,孔口、闸墩的存在对大坝主体的静动综合应力分布规律影响不大,而孔口闸墩区域位于动态反应较大的坝体中上部,由于闸墩的悬挑及截面变化的复杂性,以及孔口对坝身的削弱作用,这一区域将出现数值较大的拉应力集中区,主要分布于上游闸墩根部和下游面深表孔之间以及顶部大梁位置,在溪洛渡拱坝深孔、表孔抗震设计中应予以重视。     

坝顶开孔的双曲拱坝设置水平梁和闸墩的应力分析

采用有限单元法计算并比较了薄碾压混凝土双曲拱坝在坝身无孔、设表孔以及设表孔的同时又增设水平梁和闸墩三种情况下的坝身应力分布．计算结果表明，坝体设表孔及增设水平梁和闸墩对拱坝应力的影响是局部的，主要集中在孔口周边及附近，而对拱坝的下部影响很小．     

混凝土闸墩晚期温度应力与裂缝闸墩应力分析

采用弹性体系平面有限单元法,对闸墩晚期温度应力与裂缝闸墩的应力进行计算和分析。着重讨论了闸墩晚期温度应力与浇筑时间的关系,裂缝高度与裂缝条数对闸墩应力的影响,并进而对闸墩裂缝的发展高度及裂缝闸墩的安全问题提出了见解。     

闸墩温度应力与开裂关系的研究

闸墩开裂是水闸建设的关键问题之一,为了分析闸墩开裂的真正原因,找出具有针对性的加固措施,采用全过程仿真粘弹性空间有限单元法,对混凝土闸墩浇筑过程的因素进行了敏感分析,共计算了7个闸墩长度、7个闸墩厚度、3种地基情况下的全部应力分量,计算结果表明闸墩的长度、厚度和地基情况对闸墩应力均有一定的影响,但闸墩长度不是闸墩温度应力的控制因素。在岩石地基上,当闸墩厚度超过2.0 m时,第一温度主应力超过混凝土的抗拉强度,温度应力成为控制闸墩开裂的绝对关键因素;在岩土地基上闸墩的开裂不仅仅只是由温度应力引起的,其它因素如外加荷载和地基的不均匀变形等也起很大的作用。     

某拱坝预应力闸墩厚度优化设计

以某拱坝工程3#、4#导流底孔出口闸墩为例,采用三维有限元分析法,研究闸墩在不同厚度下支铰大梁与闸墩连接处第一主应力最大值和支铰大梁跨中截面下游面第一主应力最大值的变化趋势及出口闸墩、支铰大梁、与闸墩连接的坝体的应力分布情况。结果表明:当施加预应力后,支铰大梁与闸墩内侧连接处和支铰大梁跨中截面下游侧第一主应力最大值明显减小,最关键部位支铰大梁与闸墩连接处第一主应力减小明显;闸墩厚度为4.5m时,支铰大梁与闸墩内侧连接处和支铰大梁跨中截面下游侧第一主应力最大值明显减小,闸墩和坝体连接处的有效范围增大,闸墩的应力状态也较闸墩厚度为4.0m时好,综合比较,选取闸墩厚度为4.5m。但此时第一主应力值仍较大,因此需要改变预应力锚索吨位来进行调整。     

竖井对拉式和U形预锚闸墩之应用研究

针对某个实际工程支承结构为深梁式闸墩的预应力锚固体系设计计算,基于三维有限元方法研究了不同工况下竖井对拉式和U形锚固两种预应力锚固型式闸墩应力分布规律,详细分析了两种锚固方式下的对锚固区、大梁、闸墩以及坝体等特征部位的影响状况,得出各自锚固方式的优势和不足,最后提出关于预锚闸墩设计方面几点探索性的认识,以供同类工程参考和类比。     

动水动土共同作用下重力坝的地震响应分析

采用振型分解反应谱法,分析了在动土和动水同时作用下混凝土重力坝的自振特性和地震动力响应,重点研究了溢流堰、闸墩等关键部位的应力分布状态。结果表明:闸墩与底孔交界附近因几何形状突变而产生了拉应力集中现象,拉应力值较大,范围较大;大梁与闸墩交界处,在弧门推力作用和几何形状突变等因素的影响下,产生了较大的主拉应力和主拉应力区,在配筋计算时应予以注意;大坝整体上的应力能满足抗震要求,坝体局部区域范围很小的拉应力不会影响大坝的安全。     

弧形门闸墩设计的现状和问题

坝工设计中,溢流坝闸墩设计是仅次于坝体设计的一个重要项目。浙江石塘工程,闸墩混凝土量达坝体的1/4,钢筋用量高出坝体的2.5倍.闸墩是刚接于坝体的不规则板,既承受水压力之类的侧向荷载,又受有几百以致数千万牛的庞大弧门支铰推力。对于此类结构,采用普通杆件力学方法,难以获得满意结果。近20年来,应力分析的方法和理论有了很大发展和提高,还做了不少光弹试验。对这些资料进行系统分析、比较,找出一些共性的东西,无疑对今后闸墩设计是有益的。本文将对此作一尝试。     

务川沙坝变形监测回归分析

根据沙坝水电站的工程概况及大坝变形监测项目布置,对其下闸蓄水初期和运行期的变形监测资料进行整理,研究该拱坝的变形规律,并按照多元回归分析方法对大坝正倒垂线的位移变形趋势进行模拟,得到位移变形的回归方程以及水压、温度和时效因子对坝体变形的影响规律。结果表明:所得回归方程与实测曲线拟合良好,复相关系数较大,残差较小;拱坝变形主要受水位变化影响;温度位移分量在坝体变形中所占比例最大,即变形量主要受温度因子分量影响;时效变化对坝体变形的影响逐渐趋于平稳;在水压、温度、时效因子的作用下,该拱坝变形正常,符合一般规律。所建立的模型能有效模拟拱坝的变形规律,为拱坝的运行管理提供依据。     

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。     

中线分缝闸墩及胸墙空间有限元应力分析

文章对设置中缝且止水的钢筋混凝土闸墩及胸墙作了空间有限元应力分析，给出了其应力分布特点和闸墩各部位的应力控制工况，并对改进此类闸墩及胸墙的设计提出了具体意见。     

弧门型钢混凝土闸墩内型钢布置形式研究

为研究闸墩内型钢布置形式对闸墩工作性能的影响,依据弧门支座附近闸墩局部受拉区配钢量不变原则,基于ANSYS软件建立不同布置形式的型钢混凝土闸墩模型,分别从闸墩位移、应力、裂缝分布和承载能力4个方面对闸墩内型钢布置角度和数量对闸墩工作性能的影响进行对比分析,得出型钢布置形式对型钢混凝土闸墩工作性能的影响规律。结果表明:对称荷载作用下,随着型钢数量增加,型钢混凝土闸墩位移、应力逐渐减小,承载能力逐渐增强;非对称荷载作用下,随型钢数量的增加,闸墩位移先减小后增大,闸墩应力变化不明显,闸墩承载能力先增强后减弱;保持型钢数量不变,随着布置角度的增加,型钢混凝土闸墩位移、应力先减小后增大,型钢布置扩展角为20°~30°时,闸墩裂缝扩散速度较慢。综合考虑,提出型钢混凝土闸墩内采用三根型钢以25°扩展角进行布置时为较好布置形式,这一结论在型钢混凝土闸墩设计中具有推广和应用价值。     

三河口拱坝底孔闸墩预应力锚索布置方案设计研究

三河口拱坝底孔是高水头、工作闸门承受大推力和出口闸墩为大悬臂的复杂受力结构,闸墩采用预应力结构,较大改善了闸墩的受力条件及应力状态。通过ANSYS三维有限元计算分析,对闸墩锚索的布置参数、张拉顺序、应力影响范围以及相互影响进行分析、评价,确定锚索布置的设计方案,并进一步对选定方案研究,验证设计方案的合理性。该研究成果将为类似深底孔设计及闸墩大悬臂结构高拱坝的应力分析提供一定参考依据。     

闸墩受力钢筋锚固长度的确定

一、问题的提出《水工钢筋混凝土结构设计规范SDJ20-78》第107条规定了水工闸墩受力钢筋伸入坝体的锚固总长度由两部分组成(见图1):一部分指闸墩底部与溢流坝面平齐处到坝体内混凝土主拉应力等于混凝土许可拉应力[R_t]处的距离;另一部分为在此基础上再伸入的锚固     

水闸闸墩动力有限单元分析

当把闸墩横水流向振动视作悬臂薄板的弯曲振动,尤其是对于闸墩本身不很规则或其上部结构的布置影响到不宜按平面形变问题来处理时,应考虑整个闸墩的振动状态。可用有限单元法计算悬臂薄板的弯曲振动。对设有如胸墙等结构的水闸,计算中采用联结点处线位移的连续条件,考虑胸墙等的影响。以合适的地震波输入时,可以给出闸墩各结点在有关时刻的位移响应及各单元中心处在有关时刻的应力值。计算表明,有胸墙时,闸墩的地震应力最大值不一定在闸墩底部,地震位移最大值也不一定在闸墩的顶部。     

拱坝坝体及孔口应力有限元仿真分析

对洞坪拱坝开孔前后的坝体结构应力变形状态作了三维弹塑性有限元仿真分析计算,并且进行了等效应力核算。计算结果表明,坝体应力变形满足安全要求。在整体大坝仿真的基础上。通过局部网格加密。重点对中孔部位的闸墩及弧形闸门深梁进行了有限元计算,为孔口处配筋提供了参考依据。     

高拱坝深底孔出口悬臂结构的敏感性分析

为探究高拱坝深底孔出口悬臂结构的影响因素,通过四种设计方案,分别研究闸墩厚度、支铰大梁高度、弧门推力位置以及预应力锚索对底孔出口悬臂结构关键部位应力的影响。采用ANSYS有限元分析法,建立高拱坝深底孔有限元模型,选取坝体在正常蓄水位时的运行工况进行计算。结果表明,对于100 m级以上高拱坝深底孔悬臂结构,当底孔出口悬臂结构大于25 m时,在其关键部位会产生较大的拉应力。因此,建议通过在闸墩布置预应力锚索和调整闸墩厚度来减少闸墩与坝下游面相交处的拉应力,通过在支铰大梁两侧布置预应力锚索和增大支铰大梁高度来减小闸墩内侧与大梁相交处的拉应力。该研究结果可以为降低高拱坝深底孔出口悬臂结构关键部位或者相类似悬臂结构的应力提供一定参考。