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。     

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。     

溪洛渡拱坝3号、4号导流底孔预应力闸墩三维有限元分析

溪洛渡拱坝导流底孔封堵时,承受水头达200m,闸墩悬挑长度近30m,结构受力复杂,设计难度很高。在提出对环形预应力锚索模拟方法的基础上,采用三维有限元法对3号、4号导流底孔预应力闸墩进行了应力计算。计算结果表明,在最不利荷载作用下出口闸墩段、环形锚索附近坝体以及支铰大梁大部分区域处于受压状态,极值为5.0MPa,仅在闸墩孔口、预应力锚索和大梁支铰附近区域产生局部拉应力,极值为1.5MPa,满足设计要求,说明3号、4号导流底孔预应力闸墩悬臂结构的设计是合理的。     

不同U型锚索布置对预应力闸墩应力与变形的影响

针对如何选用白鹤滩底孔预应力锚索布置方案,采用三维有限元子模型方法对不同U型预应力锚索布置方案下的白鹤滩6#底孔闸墩进行应力和位移分析,初步拟定了两种预应力锚索布置方案。综合比较两种方案下典型剖面及典型剖面上的特征点应力变形情况,判断不同预应力锚索布置方案下闸墩结构的安全性。研究结果表明:对于两种不同的锚索布置方案来说,闸墩与大梁结构的应力与位移均未出现不连续和突变,符合工程经验与应力标准,且方案1的安全性能略优于方案2。其研究成果可为布置锚索的大推力预应力闸墩设计提供参考。     

溪洛渡高拱坝深孔预应力次锚索优化研究

溪洛渡拱坝深孔闸墩结构复杂,出口悬臂长24.7 m,承受水推力达81 283 kN,需在闸墩悬臂上布置预应力锚索以满足强度要求,除环形主锚索外,次锚索的布置对支铰大梁的应力影响也十分显著。参考以往工程经验,溪洛渡深孔闸墩拟定了2排次锚索、总锚应力26 500 kN和3排次锚索、总锚应力39 000 kN两种次锚索布置方案,以最大拉应力为控制标准,采用三维有限元法对这两种方案下支铰大梁运行期的应力状态进行了对比分析。计算结果表明:相比方案一,方案二中大梁拉应力量值和范围都显著减小,拉应力极值由-3.3 MPa降至-1.7 MPa,大梁跨中剖面的受拉面积由10.603 m2降至5.516 m2。可见,方案二大梁受力状态更好,符合设计要求。     

溪洛渡拱坝高位导流底孔布置优化及结构设计

溪洛渡水电站拱坝坝身布置有两层共10个临时导流底孔,其中4个高位临时导流底孔宽度较所属坝段宽度略宽,结构详图设计阶段存在布置和结构优化的需要。根据导流度汛复核成果,设计采取了以流道缩窄为主底孔布置优化,并逐步落实了流道布置、进出口闸墩、支铰大梁、预应力锚索等细部结构设计。根据三维有限元方法进行的结构分析成果,大坝及底孔附属结构应力分布符合一般规律,应力水平亦在可控范围之内,高位导流底孔优化设计方案总体安全,达到了优化设计预期目标。     

二滩拱坝中孔出口段悬臂闸墩预应力锚索与结构设计初探

本文简述了应用三维有限元分析方法初探二滩水电站招标设计方案拱坝中孔弧门支撑结构悬臂闸墩预应力锚索和结构的设计。     

大岗山水电站深孔闸墩U形预应力锚索优化设计

大岗山水电站的高拱坝深孔闸墩预应力锚固设计技术性强且质量要求高,锚索布置、锚索预应力体系和预应力损失确定是设计中的重点和难点。目前预应力锚索设计多在工程经验基础上采用半经验方式进行,系统、详细地介绍了大岗山水电站深孔闸墩U形有粘结预应力锚索设计思路,对有粘结锚索的拉锚系数和预应力长期损失系数的取值进行了讨论,指出设计中除了要重点关注悬臂闸墩根部和支铰大梁的拉应力外,还应特别关注锚头部位的压应力集中现象。     

两种锚固型式下大推力预应力闸墩有限元分析

由于泄水量的增大、工作水头的提高以及泄水孔尺寸的不断扩大,预应力技术成为改善大推力弧门支撑结构应力状态的有效途径。在典型工况下采用三维有限元方法,分析对比工程中常见的交叉式和平行式布置预应力主锚索条件下闸墩颈部应力状态。结果表明:两种锚索布置都能极为有效的改善大推力闸墩颈部的受力状态,其中交叉式主锚索更能降低闸墩颈部的拉应力,确保弧门的安全运行。     

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。     

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。     

三峡工程泄洪坝段弧形工作闸门动力检测

本文系统地介绍了三峡水利枢纽导流底孔、泄洪深孔弧形工作闸门的动力特性检测情况及导流底孔泄流时对闸门产生的流激振动检测成果。检测结果表明,在动水开门和关门全过程中,在底孔闸门小开度时熏闸门底缘的脉动压力幅值较大;闸门门叶和支臂上的静应力在允许值之内,动应力很小;闸门的振动加速度较小,没有发生危害性振动。     

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。     

X型宽尾墩的动水荷载特性及体型优选研究

利用BP人工神经网络的非线性映射功能,结合水槽中两种主要消能形式的模型试验,以流场中作用在板块上表面实测脉动压力为变量,构建了一个简单的上举力预测系统.经过实测资料验证,该系统预测效果较好.本文的研究成果对消力池安全实时监测具有一定的意义.     

弧形闸门抗磨蚀底缘研究

高含沙河流上具有局部开启运用要求的泄洪排沙孔洞弧形工作闸门底缘极易发生磨蚀破坏,传统修复方法时间长,且修复质量难以保证,影响工程防洪安全运用。通过对磨蚀破坏机理、弧形闸门结构及抗磨蚀材料分析比选,提出由抗磨板和承载构件组合而成的装配式抗磨蚀弧形闸门底缘结构设计方案,该结构不降低弧形闸门的整体强度和刚度,能显著增强弧形闸门底缘的抗磨蚀性能,能明显提升磨蚀底缘的修复效率和修复质量,既适用于新建弧形闸门,又适用于已服役弧形闸门底缘的改造。经小浪底水利枢纽工程4年的实际运用,效果良好。     

型钢混凝土闸墩的时变可靠度分析

型钢混凝土闸墩是一种刚度大、承载力高的新型闸墩结构.为了研究型钢混凝土闸墩的时变可靠度,基于结构可靠度理论,把时间作为变量,将混凝土的抗压强度作为随时间变化的参数,以10年作为一个时间点,利用ANSYS概率设计模块中的响应面法拟合出响应面方程,结合JC法计算出型钢混凝土闸墩的可靠指标,研究其在设计基准期内的可靠指标的变...     

黄河班多水电站泄洪闸预应力闸墩设计

班多水电站泄洪闸为潜孔式平底闸,弧门推力较大,闸墩采用预应力结构,通过三维有限元计算分析等方面的研究,确定预应力闸墩与锚块的连接形式为简单式,主锚索在平面上采用倾斜布置。设计合理,方便施工。