潘口水电站预应力闸墩颈部开槽方案研究

为确定溢洪道预应力闸墩锚块颈部开槽长度,运用ANSYS程序进行有限元计算,对比分析了3种开槽方案对预应力锚块颈部应力分布的影响.关键区域的主应力和重点剖面的正应力对比表明,颈部开槽长度过大不可行,颈部不开槽和开槽长度较小均可行,但各有利弊.将研究结果应用于实际工程,能够为闸墩锚块设计配筋提供参考和指导.     

空腔锚块式预应力闸墩结构受力性能试验研究

 由于闸墩结构设计受颈部应力状态制约,预应力技术成为改善大型弧门闸墩结构受力性能的重要措施。锚块结构特征及其对颈部受力的影响是大型弧门闸墩结构设计时需要考虑的主要问题。利用结构仿真模型试验,以蒲石河电站排沙闸预应力闸墩为例,研究了锚块内设置空腔引起的颈部抗裂性能、锚块内应力分布的变化,讨论了空腔锚块对预应力闸墩结构受力性能的影响。试验结果表明,新型空腔式锚块设计方案能够有效地提高预应力闸墩颈部的预压效果,提高闸墩颈部抗裂性能。     

芙蓉江角木塘水电站表孔预应力闸墩设计浅析

结合角木塘水电站表孔闸墩设计情况,对其结构尺寸、应力分布以及锚索布置和用量的合理性进行分析,通过闸墩三维有限元实体模型进行辅助验算。结果表明,该闸墩采用预应力结构可改善闸墩的应力状态和变形,同时降低了工程造价,并保证工程安全运行。     

里底水电站溢洪道竖井式预应力闸墩应力及应变分析

里底水电站溢流道闸墩承受的荷载以及结构较为复杂,为了准确了解堰体、闸墩、锚块在各典型运行工况下应力和变形情况, 本文采用三维有限元方法,对该水电站溢洪道控制段预应力中墩进行了整体空间应力与变形分析,得到典型工况下结构的整体位移、变形和结构各重要部位的应力分布规律.研究结果表明预应力闸墩具有整体稳定性,在各种荷载组合效应下整个墩体的变形和应力分布满足设计要求,并根据计算成果评价了混凝土结构的预应力效果.     

江坪河坝溢洪道预应力中墩应力分布特性

基于线弹性三维有限元方法,对江坪河水电站溢洪道控制段中墩进行了整体空间应力与变形分析,得到了其典型工况下的应力与位移分布规律.根据有限元计算结果,评价了中墩混凝土结构的预应力效果,最后探讨了锚块底部与相应闸墩顶面两种不同接触方式对结果的影响.结果表明:位移峰值出现在闸墩顶部;锚块耳朵、门槽底部、预留平孔处容易出现较大拉应力,但作用范围不大;中墩预应力效果明显;预留平孔周边应力具有局部特性;分离式模型和整体式模型计算的结果相差不大     

溢流表孔预应力边墩三维有限元静动力分析

为研究某电站溢流坝段边墩预应力结构在施工和运行中的安全性,本文运用ABAQUS有限元分析软件对边墩进行静动力分析,计算三种典型工况下边墩的应力变形规律。结果表明,闸墩预应力效果明显,位移应力分布符合一般规律。虽然局部几何突变区域拉应力超出了混凝土的设计强度,但在深度方向上范围较浅,可通过布置非预应力钢筋限制裂缝的开展。颈部等关键部位的应力成果可按《水工混凝土结构设计规范》规定的应力标准进行评价,使目前常用的有限元分析法在一定程度上与现行规范相配套,为预应力闸墩设计分析提供依据。     

基于有限元法的水电站预应力闸墩应力变形分析

某大型水电站中墩溢流表孔的弧形工作闸门在正常蓄水位时承受巨大水推力,根据规范和工程经验采用预应力钢筋混凝土结构型式,通过建立三维有限元模型进行计算分析,比较闸墩预应力情况下三种典型工况的受力性能。结果表明：闸墩结构具有相当的刚度;应力分布符合一般规律,预应力体系布置合理。     

蒲石河水库预应力闸墩模型受力状态研究

 由于蒲石河抽水蓄能电站闸前水位较高,水推力大,传统的钢筋混凝土结构不能满足强度和刚度方面的要求。针对这个特点,建立预应力空腔式锚块闸墩模型来模拟闸墩在几种工况下的应力,并对结果进行了详细分析。结果显示计算模型可以真实地反映物理模型的应力应变状态。计算结果为蒲石河抽水蓄能电站预应力闸墩设计及施工提供了重要的依据。     

预应力闸墩结构体系优化设计分析

为确保预应力闸墩结构的正常安全运行,有必要对其应力和变形性态进行了解和把握,并在此基础上进行优化分析,以节约成本,改善结构性能。结合某水电站溢流坝预应力中墩结构,运用大型有限元分析软件ANSYS对其进行了三维线弹性计算,重点分析了各典型工况下闸墩关键部位的受力情况。通过不同荷载对闸墩颈部受力的影响分析可知,闸墩主要受自重、弧门推力及锚索预应力作用。通过对两种锚块混凝土强度C35和C40的计算分析可知,单纯提高锚块混凝土强度对于改善闸墩颈部受力效果不明显。通过对锚块底部与闸墩采用整体式连接和分离式连接两种方案进行对比计算可知,分离式连接对于正常蓄水双侧弧门关闭工况下颈部的受力比较有利,但对于单侧弧门推力作用工况则不利。     

型钢混凝土支座预应力闸墩结构应力分析与研究

以岸堤水库溢洪闸预应力闸墩为研究对象,遵循《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-2009)的相关规定,对预应力闸墩的承载力和抗裂控制进行计算,并应用大型通用有限元计算软件ansys对溢洪闸预应力闸墩进行了三维应力分析研究,得到了典型工况下的闸墩颈部与型钢牛腿结合部位的混凝土内部应力分布情况,分析结果为岸堤水库溢洪闸墩预应力体系的设计与优化提供了依据。     

中墩锚块底部接触方式和锚索优化研究

为了改善预应力闸墩受力状态,同时在节约成本的基础上,保证其结构的安全运行,从锚块与闸墩接触方式、锚索吨位和次锚索位置三个方面进行优化研究,对预应力闸墩进行优化分析,进而改善闸墩颈部、锚块和锚固洞的应力状态。结果表明:锚块底部与闸墩采用分离式接触方式,可以大大降低锚块下游面与闸墩交界处的拉应力。预应力锚索的拉锚系数的增大有利于减小闸墩颈部的拉应力,但同时锚块和锚固洞周围的拉应力会有所增大。次锚索靠近锚块下游面,可以更好地抵消主锚索对锚块产生的局部拉应力,但对闸墩颈部和锚固洞的影响很小。此算例推荐锚块底部与闸墩采用分离式接触方式;拉锚系数采用1.95,即主锚索永存吨位为3 200 k N,次锚索永存吨位为1 900 k N;水平次锚索尽量靠近锚块下游面布置。     

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。     

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。     

U形锚索在预应力闸墩上锚固效果的影响因素研究

基于有限元分析Ansys软件,采用非线性接触单元模拟锚索与钢套管两者之间的接触传力。分析在U形预应力锚索锚固方式下,锚索半径、锚索中心角对预应力闸墩应力分布的影响规律,为闸墩的结构设计和锚索布置提供依据。     

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽布置方式对比研究

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽是整个预应力衬砌受力的关键部位,其位置的选择对于整个预应力衬砌受力和安全而言至关重要。结合引松供水工程有压输水隧洞无粘结预应力衬砌结构,采用等效荷载法和实体建模相结合的方法进行Flac3D三维建模,对锚具槽单排和双排布置时的衬砌关键部位受力情况进行了分析。计算结果表明:(1)无粘结环锚预应力衬砌的下半环因锚具槽的影响,会存在局部预应力缺失和分布不均,而单排锚具槽布置能减小衬砌预应力的不均匀性。(2)锚具槽及附近区域是预应力衬砌的薄弱区,衬砌拉应力区主要分布在锚具槽环向的临空面附近,衬砌受压最大区域分布在相邻锚具槽之间。(3)双排锚具槽布置型式抗超载能力优于单排锚具槽布置型式。     

无中隔墩卧底式窄缝差动挑坎的设计研究

针对目前在多孔河岸式溢洪道上采用窄缝挑坎消能工，都是沿闸墩用长墩隔开，至出口段将墩体升高加厚、急剧收缩成窄缝的结构形式。全程隔墩混凝土用量大，加上强大侧向水压力荷载等影响到工程投资、结构安全与泄洪运行管理问题。该设计提出省去泄槽中部的长隔墩，只在溢洪道出口连续挑坎下部加入“卧底式窄缝”，借以实现继续应用收缩式消能工。经模型试验表明：通过“分段连续坎”与“窄缝”的差动作用，出射水舌抛射呈十、廿、卅字形，加大入水面积和碰撞机率，消能效果良好，并方便人为控制水舌落点。在水电工程中有扩大应用潜力。     

混凝土结构有限元计算中预应力模拟方法及比较

介绍了钢筋混凝土结构有限元分析中模拟预应力的方法并给出相关公式。以块体结构和预应力闸墩为例,对比了不同预应力模拟方法的差异。分析结果表明：荷载法计算精度受预应力筋矢跨比的影响,当矢跨比较大时会有较大误差;节点力法能够模拟任何曲率的预应力筋作用,网格划分合理时计算结果与考虑张拉过程的实体力筋法一致;对于非杆系预应力混凝土结构,需考虑混凝土开裂时应采用实体力筋法,否则可采用节点力法;采用实体力筋法模拟预应力作用时,是否考虑张拉过程对锚固端附近的混凝土压应力影响较大,对其它部位影响不明显。     

居甫渡水电站预应力闸墩的三维有限元分析

通过利用大型通用有限元程序ANSYS，结合设计中采用的预应力锚索布置及数量等实际情况，拟对居甫渡水电站新型预应力闸墩进行三维有限元计算分析，考虑了可能发生的多种荷载工况组合，研究了闸墩的受力特征和规律，指出其预应力效果是明显的，可以大大改善闸墩结构的受力状态。并为实际工程设计提供依据，也为结构设计复核提供了重要的参考依据。     

新型锚块在预应力闸墩设计中的研究与应用

蒲石河抽水蓄能电站下水库泄洪排沙闸工作闸门单墩承受最大推力为34 000 kN,推力较大,预应力闸墩采用空腔式新型锚块可以有效降低吨锚比,改善结构应力条件,节省工程量。应用ANSYS有限元分析程序对预应力闸墩进行数字仿真模拟,确定锚块及空腔尺寸、锚束位置及吨位,并通过物理力学模型试验,对重要部位进行应力检测,验证数学模型结果的可靠性。     

预应力闸墩结构设计中几个关键问题的探讨

在总结大量预应力闸墩设计工程实践经验的基础上,提出了预应力闸墩结构设计的总体步骤以及设计中需重点考虑的问题。并对闸墩设计的几个关键问题(弧门支承体选型问题、闸墩结构预应力度表示方法和选择标准问题、如何合理布置预应力锚束问题、预应力筋和非预应力筋配置比例问题、闸墩裂缝成因及如何控制等)进行了探讨。