钢筋混凝土岔管结构分析与配筋优化

结合某水电站钢筋混凝土岔管工程实际,建立三维数值分析模型,首先采用弹性模型对岔管混凝土的应力和变形进行计算分析,并在此基础上进行初步配筋设计,然后采用混凝土组合破坏准则和均布式钢筋模型,基于岔管结构的开裂状态、钢筋应力与最大裂缝宽度等非线性特征进行配筋优化设计,结果表明：基于混凝土弹性模型的配筋设计方法,钢筋用量明显偏大;采用混凝土开裂非线性有限元分析方法可以起到优化配筋设计的作用。     

地下埋藏式钢岔管结构三维有限元分析

目前对于地下埋藏式钢岔管结构设计还没有一个指导性准则，对于其工作运行状态研究也不够，因此对地下埋藏式钢岔管结构进行数值分析是一个非常重要又亟待研究的课题。为此，根据钢衬、混凝土衬砌与围岩的联合承载特点，对水电站地下钢岔管结构采用三维有限元方法进行了分析计算。得出的成果可为埋藏式钢岔管的设计提供一定的参考。     

三道湾水电站钢岔管和衬砌结构应力分析

三道湾水电站位于甘肃省讨赖河上,水电站压力管道为地下埋管,设计水头达372.72 m.根据该工程的实际,建立了岔管及其围岩的三维有限元模型.采用钢岔管和围岩联合承载的设计原则,计算分析了在设计内水压力作用下,不同钢岔管管壁厚度和衬砌结构对应的钢岔管及外包混凝土的应力状态,选择了合理的钢岔管管壁厚度;最后复核各种工况下钢岔管的应力状态,证明钢岔管和衬砌推荐方案满足规范要求,成果可供设计和施工参考.     

白山抽水蓄能电站岔管结构设计

白山抽水蓄能电站输水系统岔管衬砌采用钢筋混凝土结构,本文介绍了岔管位置的选择、岔管体形及结构的设计、三维有限元模型的建立、围岩及混凝土衬砌应力和变形的计算。     

岔洞围岩及衬砌结构受力特性离散元数值计算分析

输水岔洞部分的围岩稳定关系到工程的安全性及正常使用状况,采用平面应变二维简化计算无法保证计算进度。因此,采用数值计算方法显得较为重要。文章依托于新疆某水利枢纽工程,采用离散元软件,对发电尾水洞岔管围岩及衬砌结构做了弹塑性计算。根据计算结果,分析了围岩及衬砌结构的受力特性,为尾水岔洞的设计及施工提供了工程建议。     

Y岔圆形调压井结构限裂配筋设计

采用三维非线性有限元和平面钢筋混凝土非线性有限元相结合的方法,对Y岔圆形调压井结构进行限裂配筋设计,利用三维非线性有限元计算衬砌内力,按承载能力极限状态进行配筋。在平面钢筋混凝土非线性有限元进行裂缝宽度计算时,采用应力等效的方法计入三维效应,考虑钢筋或钢板与混凝土之间的粘结滑移。为同类工程限裂配筋设计提供一套合理的计算方法。     

涔天河水库扩建工程2~#泄洪洞衬砌结构设计简介

涔天河水库扩建工程2#泄洪洞洞身尺寸12m×12.5m,施工期根据该隧洞地质条件、变形观测成果,确定隧洞临时支护设计参数。混凝土衬砌结构设计时根据隧洞地质条件及排水措施,对围岩压力、外水压力等荷载合理取值进行分析,采用传统结构力学方法对混凝土的衬砌厚度及配筋进行计算分析,进行不同衬砌厚度及配筋组合计算,选取较为经济合理的衬砌厚度和配筋组合。     

尾水洞“卜”形岔洞围岩稳定性及衬砌结构受力特性数值模拟分析

本文依托于新疆某水电站,基于弹塑性本构模型,采用有限元数值模拟方法 ,对三维地下岔洞围岩及衬砌结构做数值计算分析,得到了尾水洞"卜"形岔洞围岩稳定性及衬砌结构受力特性。可为相关工程的支护结构设计提供了参考。     

某水电站引水隧洞衬砌结构特性及配筋研究

引水隧洞衬砌结构的内力和配筋与围岩弹性抗力(模量)关系密切,传统设计所采用围岩参数是通过现场地质情况以及相似工程类比得到的,这种方法由于岩体参数的不准确导致配筋结果与实际工程之间出现很大的偏差.结合现场位移监测结果进行反分析得到的岩体参数,采用三维有限元法,开展引水隧洞衬砌结构受力特性研究,利用应力场成果进行结构配筋计算,并与规范配筋成果进行对比分析,从而提出合理的配筋方案.     

透水理论在阿尔塔什水电站发电洞混凝土衬砌设计中的应用

通过建立透水衬砌理论数值计算模型,以体积力的形式将内水压力施加于整个模型,分析混凝土衬砌和围岩的变形情况,根据衬砌应力按照规范进行限裂配筋。利用这种方法可以较好地反映内水外渗后衬砌和围岩的实际受力应力应变情况。将这种计算方法应用于阿尔塔什水电站发电洞混凝土衬砌设计中,结果表明:发电洞混凝土衬砌配筋量要远小于面力配筋量,并从而得出了一些有意义的结论,可为这类隧洞设计提供借鉴思路。     

惠州抽水蓄能电站地下高压钢筋混凝土岔管三维有限元分析

采用三维弹塑性有限元数值方法,对惠州抽水蓄能电站引水隧洞的高压钢筋混凝土岔管在施工开挖、充水运行以及放空检修三种工况下进行了计算分析,特别地比较了充水运行工况下内水压分别以面力和渗透体积力施加于衬砌的两种算法,验证了地下高压钢筋混凝土岔管按透水衬砌设计时内水压按渗透体积力计算的合理性,并对衬砌的配筋及最大裂缝宽度进行了探讨.     

钢筋混凝土岔管结构优化

针对钢筋混凝土岔管锐角区围岩稳定性和衬砌结构受力情况复杂的问题,结合某抽水蓄能电站工程实例,建立了引水钢筋混凝土岔管三维数值模型,并对岔管锐角区进行修圆处理。采用有限单元法,对比分析了不同修圆半径下的围岩稳定性及衬砌结构的应力和变形。计算结果表明:与修圆前相比,施工期塑性区范围增加,围岩的塑性区集中程度减缓,但岔管分岔处跨度增大,围岩变形略有增加;运行期岔裆的应力集中程度减缓,钢筋应力集中程度也有所减小,应力分布更加均匀;检修期岔管衬砌主要承受压应力,适当的修圆处理减缓了局部压应力集中程度,对变形影响不大;在外围围岩稳定的基础下尽量减少开挖,选择适当的修圆半径,有利于围岩的稳定和衬砌结构的受力。     

岩石围岩盾构钢筋混凝土内衬高内压输水隧洞受力简化分析方法

长距离输水工程在穿越城市群时,往往需要深埋以规避地表及浅层地下的各类建(构)筑物。这种情况下盾构隧洞成为极具优势的选择方案。当这种深埋隧洞的围岩具有较好承载能力时,可以采用钢混凝土内衬与盾构组成复合衬砌,与围岩一起共同承担管道内的高内水压力。而这种隧道结构的内衬往往会发生开裂,进而改变其受力特征,此时内衬、盾构管片与围岩如何共同受力成为了工程设计的重点和难点,对此目前还没有成熟的计算方法和规程。针对钢筋混凝土受内水压开裂后的受力变形特点,提出了钢筋混凝土内衬开裂后刚度减少的等效刚度计算方法,计算在内水压力作用下复合衬砌与围岩共同作用的受力特点。结果表明:当围岩弹性模量达到2 GPa时,这种结构可以具有较好的承载能力;当围岩弹性模量达到5 GPa时,可以承担1 MPa以上的内水压力,围岩具有较好的利用价值。研究结果为盾构钢筋混凝土内衬高压输水隧洞联合受力提供了简化的计算方法。     

丹巴水电站引水隧洞衬砌结构安全与围岩稳定性分析

依托丹巴水电站引水隧洞工程,研究锚杆和衬砌对围岩稳定性的影响,进行了不同埋深下隧洞衬砌厚度的比选和衬砌的安全性分析、配筋和裂缝宽度验算等,考虑了不同衬砌施加时机对隧洞受力及位移的影响。研究发现,锚杆支护可使围岩塑性区分布更加均匀,受力更加合理,可较好的控制围岩变形;衬砌内最大压应力值随着埋深增加而增大,随着衬砌厚度增加而降低;提出了有效减压区,应在有效减压区选择衬砌厚度,衬砌厚度选1.5m为宜;在最危险工况下,给出了合理的配筋设计方案;经过不同位移量和不同模型下衬砌安全性的对比分析,衬砌加固选择85%的位移预留量,围岩的变形量和最大控制内力都可得到明显的控制。     

各向异性岩体中埋藏式管道衬砌结构分析

 采用三维非线性有限元对层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道洞室开挖、充水运行和衬砌结构开裂等工况进行了分析计算。根据钢衬钢筋混凝土衬砌与围岩联合受力的特点，提出了层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道结构分析的计算方法。通过对多种方案计算和比较，论证了层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道衬砌结构受力的基本特点，为层状各向异性岩体中钢衬钢筋混凝土管道衬砌的配筋和衬砌厚度的确定，提供了可靠的设计依据。     

考虑主筋约束作用的高压水工隧洞衬砌裂缝开度研究

针对高压水工隧洞衬砌裂缝开度的研究,基于钢筋混凝土有限差分方法,引入Cable结构单元,对衬砌开裂后混凝土—钢筋的联合承载特性进行分析,结果显示,裂缝开裂位置与衬砌力学状态有关。通过探讨运行期高内水压力工况下主筋对衬砌裂缝的约束效果,分析了环向配筋率、钢筋位置、隧洞半径和围岩类别对衬砌裂缝开度的影响,并通过逐步回归分析提出高压水工隧洞衬砌的限裂设计优化方法。结果表明:衬砌最大裂缝开度与环向配筋率、围岩变形模量呈反比,选择适中的钢筋位置可以实现对衬砌的最佳约束;在衬砌限裂的优化设计过程中,建议优先采取固结灌浆等工程措施,改善围岩力学性能,其次提高衬砌环向配筋率以减小最大裂缝开度,将调整钢筋位置和隧洞半径作为衬砌限裂的辅助方法。本文研究成果为高压水工隧洞衬砌限裂设计配筋计算和裂缝预测提供重要参考。     

高压水工隧洞透水衬砌渗流-应力-损伤耦合分析方法研究

在高压隧洞发电运行过程中,衬砌钢筋应力普遍小于设计预期,并未达到既安全又经济的效果。本文基于混凝土塑性损伤模型与透水衬砌理论,提出了透水衬砌渗流-应力-损伤耦合算法。基于大型通用有限元软件平台ABAQUS进行二次开发,通过Fortran语言调用实用程序GETVRM获取材料损伤,并利用子程序USDFLD实现了材料渗透系数随损伤的动态更新,完成了隧洞初次充水加压工况中衬砌损伤开裂的耦合分析过程,研究了衬砌损伤开裂、渗透孔压以及钢筋应力的演化特征,并探讨了衬砌与围岩有条件联合承载特性对耦合结果的影响。可以发现:计算所得的衬砌损伤开裂特征与衬砌压水试验结果吻合,完全联合承载与有条件联合承载两种情况下,衬砌钢筋应力表现出明显的差异,说明衬砌设计中未考虑衬砌与围岩相互脱离,即有条件联合承载,是隧洞发电运行时衬砌钢筋应力普遍小于设计预期的原因。本文提出的耦合算法所得到的结果与工程普遍规律相符,具有一定推广性,可以为衬砌设计问题提供一定参考。     

地下埋藏式钢岔管三维有限元分析

结合某抽水蓄能电站的地下埋藏式钢衬钢筋混凝土岔管工程实例，采用Marc有限元软件，对钢岔管与围岩联合承载进行数值模拟。通过三维有限元线性和非线性计算，考虑了初始地应力、开挖支护引起的二次应力，以及钢衬与混凝土垫层间的初始缝隙对钢岔管受力和变形的影响，分析了岔洞开挖、支护及充水运行等工况下，钢衬、混凝土衬砌、围岩的应力和变形，得出了一些对工程有意义的结论。     

锦屏电站左岸导流洞衬砌及其与洞壁围岩间相互作用研究

采用非线性有限元法,对锦屏电站左岸导流洞的典型剖面K0 434 m进行了精细模拟,以洞室开挖后的应力场为初始应力场,研究了衬砌结构应力以及衬砌结构与围岩接触截面间的相对变形和应力,预测了衬砌结构与围岩接触截面间拉应力超过允许脱空应力的部位,分析了左右边墙、底板和顶拱所承受的弯矩、剪力,进而按内外侧不对称配筋进行设计,计算了洞室各部位内外侧所需的配筋面积,为今后的衬砌施工设计提供参考.     

阻抗式带狭长上室型调压井三维有限元应力应变分析

运用三维有限元分析方法,对布仑口-公格尔水电站调压井衬砌结构及外部围岩进行了数值模拟.通过分析调压井围岩及衬砌结构在运行期的变形及力学特性,评价现有调压井在运行期的稳定性.并对支护措施的改善提了具体的建议.为阻抗式带狭长上室型调压井的设计提供了参考依据.