江尖水利枢纽工程闸门加固结构的静、动力场影响变化研究

为研究江尖水利枢纽工程节制闸门加固支撑钢结构最优化设计方案,采用数值仿真计算方法开展设计参数对结构静、动力场特征影响分析。下翼缘与肋板拉应力与腹板夹角参数为负相关关系,但降幅在夹角超过82°后方案内较小,分别仅为0.8%、1.5%;上翼缘处与腹板拉应力在夹角超过82°方案后均为递增。三向位移以夹角82°方案下位移最低,分别为8.21 mm、5.62 mm、9.41 mm;截面跨中与端部处挠度随设计参数的变化为递减,且降幅也减小。地震波荷载参数、腹板夹角参数与结构加速度响应值均为正相关关系,但结构加速度响应值在腹板夹角82°后方案内增幅最高。夹角82°方案下截面大主应力分布合理,综合对比认为该方案下最适配结构设计。结果可为水工建筑中设计优化评判提供多种参考维度。     

弧形钢闸门主梁翼缘宽厚比设计对静力与流场稳定性影响研究

为研究淮安二站泵闸枢纽工程改造下弧形钢闸门设计优化,采用COMSOL与Flow 3D开展了闸门支撑钢梁结构静力特征与流场特征分析。底部横、纵梁拉应力为结构设计重点区域,当翼缘宽厚比参数递增,则交点拉应力、压应力分别为递减、递增变化,特别在宽厚比13方案后,拉、压应力分别具有降幅减小、增幅剧增的现象。结构体系中自重应力乃是影响位移值的关键,各向位移值随宽厚比参数均为先减后增的两阶段变化,在宽厚比13方案内位移值最低。改变宽厚比参数,前池断面流速量值受影响较小,参数每增大3,引起平均流速增长仅为11.6%;而宽厚比参数对池内流速稳定性具有较显著影响,当宽厚比超过13后,断面流速具有反复波动段。论文研究认为翼缘宽厚比参数控制在合理区间内,该工程设计以宽厚比13为最适方案。     

基于ADINA的水利枢纽闸门预应力结构参数设计优化研究

为研究扩建水利枢纽工程闸门钢结构设计的综合优化问题,以结构拉锚系数参数为研究对象,采用ADINA仿真平台开展了静、动力响应特征计算。获得了下翼缘与腹板拉应力以拉锚系数2.2下最低,分别为3.02 MPa、2.1 MPa;加劲肋处拉应力降幅集中在拉锚系数1～2.2方案内;上翼缘处拉应力在拉锚系数超出2.2后为递增;拉锚系数2.2方案下主应力分布合理。X～Z向位移均以拉锚系数2.2方案下位移值最低;端部挠度在拉锚系数超过2.2后具有较大增幅,甚至超过跨中挠度,而后者在拉锚系数低于2.2方案内具有较大降幅。地震波幅值愈大,则结构加速度响应值愈高;加速度响应值随拉锚系数变化具有两阶段特征,以拉锚系数2.2为变化节点,该节点前、后方案内加速度响应值增幅具有差异性。综合认为拉锚系数2.2下结构技术优势最大,可为水工建筑设计参数优化综合计算分析提供参考。     

矩形断面钢衬与混凝土联合承载机理与受力分析研究

结合某水电工程,选取冲砂底孔方变圆渐变段钢衬,以加劲环参数优化为目标,采用三维有限元法分析了钢衬、加劲环与外包混凝土联合承载对矩形断面钢衬受力的影响。结果表明:当渐变段矩形断面钢衬考虑外包混凝土联合承载时,对其角点处应力有很大改善;在外水压力作用下,减小加劲环间距和加大翼缘宽度,有利于降低钢衬应力,但会增加翼缘之间混凝土的拉应力,不利于钢衬和外包混凝土联合承载;而随着肋板高度的增加,无论对钢衬应力还是混凝土应力都无明显改善。因此,加劲环间距对钢衬的有利影响最大,翼缘宽度影响其次,肋板高度的影响最小。     

关于吊车梁加劲肋粘结连接方法的研究

吊车梁上设置横向加劲肋可防止在荷载作用下腹板发生局部屈曲破坏,传统做法是将加劲肋 与梁的腹板焊接连接,与翼缘采用焊接连接、刨平顶紧或将加劲肋下端断开。但焊接容易产生焊接残余 应力和应力集中,刨平顶紧施工精度不宜保证且还有锈蚀的危险,下端断开在断开处又易产生应力集 中。因此,提出将加劲肋下端与梁受拉下翼缘粘结连接以及将加劲肋与梁采用全部粘结连接的新型连 接方式,并利用有限元软件ＡＢＡＱUＳ对这几种处理方式的应力状态进行了详细分析对比。有限元计算 结果表明,此种连接方式可以比较有效地减小梁下翼缘与加劲肋相交处的应力集中,从而改善吊车梁的 疲劳性能。     

弧形水工闸门加固结构优化设计方案分析研究

为研究某节制闸弧形钢闸门放大增强体的加固最优设计方案,利用COMSOL有限元仿真平台计算了闸体3个部位中拉、压应力最大的部位分别为墩体内侧面、连接梁部位;墩体外侧面、连接梁部位最大拉应力与之差幅分别为21.5％～32.7％、54.4％～82％;各部位最大拉应力在半径1.2 m后降幅较小.连接梁最大压应力在半径1.2 m...     

静动力荷载工况下水利枢纽工程中闸墩及锚索结构应力特征研究

为研究水电站枢纽工程闸墩与锚索结构在不同工况下应力特征,利用仿真计算平台获得静力与地震动力荷载下水工结构应力分布特征。静力工况下,闸墩最大拉应力以顶面、下游面较显著,而闸墩颈部以受压为主;锚固洞顶、底面最大拉应力均以Y向最大,且超过材料安全允许值,锚固洞顶、侧面受拉较小,最大拉应力仅为0.7 MPa,下游面处于受压。地震动荷载工况下,闸墩底部拉应力为最大,蓄水位愈高,则底面拉应力愈大,其中B方案相比A方案增大6.6倍;锚固洞最大拉、压应力分别位于下游面与锚块侧面;抗震设计应注重张拉预应力防护部位的配筋加固。研究结果可为水利枢纽工程中闸墩以及预应力锚索应力状态设计提供一定参考。     

张拉预应力施工影响下水闸加固结构应力稳定性研究

针对赣江中下游地区拟建水利枢纽工程泄洪水闸预应力锚索加固结构设计方案,利用仿真平台开展了张拉施工预应力损失量参数下对比计算分析,获得了加固结构上拉、压应力最大均位于锚固洞,各方案中该部位拉应力与闸坎、锚块间的差幅分别为86.9％～3.4倍、28.8％～1.8倍.锚固洞最大拉应力与预应力损失量呈负相关变化,但降幅集中在损...     

基于仿真计算下泄洪闸结构设计研究

为研究枢纽工程闸墩设计安全性,利用COMSOL仿真软件计算分析了闸墩与锚索锚块的两种连接方式差异性、锚索锚固洞设计参数优化。蓄水期闸墩颈部均会出现拉应力,完建期闸墩颈部两侧边缘剖面最大压应力一致;分离式连接方案最大拉应力相比整体式方案降低了41.4%,分离式设计可显著削弱蓄水期对闸墩颈部张拉受力破坏影响。锚块下游面在完建期、蓄水期均会产生拉应力,而分离式方案锚块下游面在两工况中的最大拉、压应力相比整体式方案均有一定程度下降,分离式连接方案有助于提升闸墩安全稳定性运营。锚固洞截面与下游面夹角愈小,愈有利于闸墩安全稳定,以A方案三点弧形截面为最佳;除空腔上游面外,锚固洞其他切面上最大拉应力均随空腔下游面夹角呈递增态势。四种不同截面体型方案中除锚块顶面外,其他切面上完建期工况最大拉应力总低于蓄水期,锚块底面A方案中两工况之间差幅达63.3%。论文可为农田水利枢纽工程中水闸等水工结构的安全设计优化分析提供一定参考。     

沭新闸改造闸门结构静、动力场响应特征研究

为研究沭新闸改造后闸门结构静、动力场响应特征,采用仿真建模计算方法,综合分析静力场下闸门设计参数合理性,探讨不同类型地震波、不同幅值地震波下结构响应特征。从闸门型钢结构上、下翼缘及腹板拉应力影响变化特征,获得腹板间距1.3m时抑制拉应力效果最优,各向位移为最低,满足闸门结构静力场设计安全,为研究水工结构对比设计及多类型地震波下动力响应特征分析提供参考。     

月牙肋岔管肋板內缘曲线对结构受力特性的影响

重点研究肋板內缘曲线对肋板乃至管壳受力特性的影响,采用有限单元法,通过对典型月牙肋钢岔管肋板内缘采用不同曲线型式时的结构特性分析,研究月牙肋岔管肋板內缘曲线对肋板乃至管壳结构受力特性的影响。研究结果表明:在肋宽比相同的前提下,肋板采用椭圆曲线或抛物线对管壳应力的计算结果影响不大,而对肋板的应力分布影响较大。肋板的内缘曲线宜优先选用椭圆曲线,并通过有限元法计算优化内缘曲线方程。     

T形柱正反向受剪承载力和变形能力特性研究

由于T形柱特殊的截面形式,正反向受剪时将分别处于腹板受压、翼缘受拉和腹板受拉、翼缘受压两种状态,故其正反向受剪承载力和变形能力与十字形柱相比差异较大.通过对国内T形柱受剪承载力试验进行分析,探讨了T形截面柱正反向受剪承载力特性,并对某—T形柱进行低周反复荷载试验,分析了低剪跨比状态下T形柱正反向加载破坏特征、承载能力和...     

莫桑比克CORUMANA坝泄洪闸结构稳定性分析研究

为研究莫桑比克Corumana心墙堆石坝水闸锚索施工工艺及设计参数影响下加固结构应力特征,设计开展设计方案的仿真对比计算.锚固洞部位乃是结构拉应力最大区域;拉应力最低值为无缝钢管方案.锚固洞、锚块最大拉应力均与钢梁间距参数为负相关关系,且降幅递减;闸顶最大拉应力在0.5～2 m区间内稳定在1 MPa左右,但在间距2 m...     

大型泵站输水管线钢岔管应力分析及结构形式

针对南水北调工程惠南庄泵站输水管线中的卜型钢岔管进行三维有限元计算分析,在设计水头110m和校核水头130m作用下,考虑有无外包混凝土、计入不计入钢管及混凝土自重、外包混凝土与钢管之间垫层弹性模量的不同取值以及采用设计肋板和加强肋等各种不同工况,对卜型钢岔管应力进行计算分析,以确定岔管在设计水压力和校核水压力作用下的安全性。结果表明,岔管的最大主拉应力一般发生在支管与主管相交处,考虑外包混凝土与钢管的联合作用将显著减小最大拉应力值;同时,增长肋板长度或者增加肋板刚度都有利于降低拉应力峰值。根据计算结果,对惠南庄泵站输水管线的钢岔管设计提出了建议。     

基于ANSYS的某水闸除险加固稳定性分析研究

依据某水闸除险加固设计方案,利用ANSYS建模与理论计算模型,开展水闸的渗流、翼墙及闸室应力稳定性分析,采用拆除全部闸墩,保留闸室底板;以1.5孔1联重新修筑底板结构;拆除上、下游全部翼墙,以原有底板地基重新设计建设对称分布重力式翼墙。研究获得了闸室在正、反向挡水工况下渗透压力最大值分布区域与渗透坡降值,均低于允许值0.15~0.25。分析获得了上、下游重新设计修筑后基底压力均满足设计要求,且下游翼墙基底压力高于上游翼墙,地震动因素能削弱翼墙抗滑稳定性。研究获得了闸室结构应力分布云图、地应力均匀系数及抗滑安全稳定系数,均满足规范要求,拉应力仅在局部区域出现,最大拉应力为2.74 MPa,低于材料抗拉强度。论文为病害水闸等水利工程除险加固稳定性分析提供一定的参考。     

装配式空心板桥抗剪加固模型试验

针对传统加固方法受空心板桥作业空间的限制,难以实现空心板桥抗剪加固的这一弊端,提出一种凿除空心板端部顶板并在端部空腔内注入混凝土的空心板桥抗剪加固方法。模型试验结果表明,未加固的空心板在试验荷载作用下,腹板发生开裂后试验构件立即失去承载能力。加固后的空心板在腹板发生开裂后可以继续保持承载,填芯混凝土与空心板混凝土保持整体受力。加固后空心板腹板发生开裂时的荷载较未加固的空心板提高5.1%,极限荷载较未加固的空心板提高19.2%。加固后的加载点的挠度比加固前小21.1%,而加固后跨中截面的挠度比加固前小4.0%。加固后空心板最大剪应变比加固前降低约7%。说明抗剪加固可以有效提高空心板抗剪承载能力,空心板端部填充的混凝土极大地提高了支点附近的局部刚度。     

基于拱梁分载法的拱坝应力分析

应用拱梁分载法对某混凝土四心双曲拱坝设计方案进行应力分析,以校核方案是否安全可行。计算显示,基本荷载组合下,上游坝面最大主拉应力发生在设计水位+温降工况,最大主压应力发生在死水位+温升工况;下游坝面最大主拉应力发生在死水位+温降工况,最大主压应力发生在设计水位+温升工况。结果表明,该拱坝方案坝身应力不满足规范要求,应对该方案进行优化调整。图6幅,表3个。     

永良堤围水闸加固结构体型设计仿真分析

为研究永良堤围淡塘水闸加固方案的优化设计问题,利用COMSOL平台完成了墩体与垫块接触面截面体型长度参数方案的仿真试验计算.水闸拉、压应力最大分别位于墩体迎水侧与闸顶,墩体迎、背水侧最大拉应力随截面长度参数均为先减后增变化,分界节点为长度参数1.5m,闸顶最大拉应力随长度参数分布在0.62～0.69MPa.特征部位最大...     

T形柱正反向受剪承载力和变形能力特性研究

由于T形柱特殊的截面形式,正反向受剪时将分别处于腹板受压、翼缘受拉和腹板受拉、翼缘受压两种状态,故其正反向受剪承载力和变形能力与十字形柱相比差异较大。通过对国内T形柱受剪承载力试验进行分析,探讨了T形截面柱正反向受剪承载力特性,并对某一T形柱进行低周反复荷载试验,分析了低剪跨比状态下T形柱正反向加载破坏特征、承载能力和变形能力特性。研究表明,T形柱截面不规则,当狭义剪跨比小于3.0时,正反两个方向受剪承载能力和变形能力存在显著差异,两个方向的抗震性能亦存在差异,腹板受压时,柱脚腹板混凝土破坏严重,降低了异形柱的截面刚度和承载力,成为异形柱结构的薄弱部位。     

弧形钢闸门支承钢梁横向加劲肋布置研究

弧形钢闸门支承钢梁具有形式简洁、可快速装配并能有效减少闸室空间的优点,其安全性直接关系到闸门的安全运行,因此设计具有合理结构形式的弧门支承钢梁至关重要,其中加劲肋是保证钢梁局部稳定性及改善强度和刚度的重要构件。在满足局部稳定性的条件下,通过建立多种不同支承钢梁横向加劲肋间距的三维有限元模型,计算分析其对支承钢梁强度和刚度的影响规律,给出支承钢梁横向加劲肋间距合理布置区间。计算结果表明:横向加劲肋间距对支承钢梁翼缘及加劲肋本身的应力影响较大,但对腹板应力几乎无影响;支承钢梁横向加劲肋间距为[1/3,1/2)倍的腹板高度时,钢梁材料的性能得到充分发挥,支承钢梁强度及刚度满足规范要求,兼具经济性和合理性,研究成果可为弧门支承钢梁的设计提供参考。