龙马水电站月牙肋钢岔管设计

龙马水电站非对称月牙肋钢岔管规模较大,是工程设计的关键。围绕岔管体形和钢材厚度优选,以及围岩与钢衬联合受力等课题,采用三维有限元方法对钢岔管应力变形进行了深入研究。计算与实际运行成果表明:岔管设计体形良好、结构安全。     

地下埋藏式钢岔管承载机理研究

水电站地下埋藏式钢岔管承载能力是工程设计中非常重要的一个内容，但目前对于钢岔管与围岩联合承载的机理还缺乏系统深入的研究。本文结合某抽水蓄能电站的工程实际，按照钢衬与围岩联合承载的原理，用三维非线性有限元对埋藏式钢岔管进行了计算分析。计算结果表明：在钢衬与围岩共同承受内水压力时，围岩发挥了重要作用，围岩的性能越好，所分担的内水压力就越大，因此在埋深足够的情况下，应充分利用围岩进行分载，以减小钢衬厚度，从而节约工程投资。     

基于不同围岩特性的月牙肋钢岔管联合承载研究

月牙肋岔管和围岩的联合承载比例与结构的受力有密切关系,围岩弹性抗力系数K是影响其联合承载的重要因素。为研究与围岩联合承载状态下岔管的复杂应力分布规律,以某抽水蓄能电站为例,建立三维月牙肋钢岔管数值仿真模型,考虑定常间隙值的影响,研究不同K值对钢衬应力、围岩应力、接触滑移状态及联合承载比的影响。结果表明:岔管钢衬与围岩存在一定间隙的情况下,合理的围岩弹性抗力系数对于改善管壳应力分布和变形有着良好的作用,选择0.5 N/mm~3作为钢岔管的临界围岩弹性抗力系数,既可充分利用钢岔管的材料强度,又能发挥围岩联合承载能力。     

地下埋藏式压力钢管非线性有限元分析

将罚函数应用于地下埋藏式压力钢管的非线性有限元强度分析，考虑了回填混凝土和围岩和弹塑性、初始地应力以及开挖支护引起的二次应力的影响，将更充分地发挥压力钢管的实际的承载能力；考虑内水压力作用下钢衬的弯曲和剪切效应，对大直径管的应力将更接近于实际应力状态。     

地下埋藏式压力钢管非线性有限元分析

将罚函数应用于地下埋藏式压力钢管的非线性有限元强度分析 ,考虑了回填混凝土和围岩的弹塑性、初始地应力以及开挖支护引起的二次应力的影响 ,将更充分地发挥压力钢管的实际承载能力 ;考虑内水压力作用下钢衬的弯曲和剪切效应 ,对大直径管的应力将更接近于实际应力状态     

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.     

钢岔管与外包钢筋混凝土联合承载三维非线性分

 针对一些高水头电站中镇墩混凝土开裂比较严重的情况，结合某水电站的工程实际，采用ANSYS程序中的钢筋混凝土非线性计算模块，对钢岔管和外包镇墩混凝土结构进行了三维非线性有限元计算。通过2种控制工况的计算分析和明钢岔管应力的比较，认为：在镇墩混凝土中布置适当的受力钢筋，考虑镇墩钢筋混凝土与钢岔管联合承载，按钢衬钢筋混凝土分岔管的形式进行设计，不仅可以减小钢岔管管壁厚度和加强梁尺寸，达到简化岔管制造工艺和降低工程造价的目的，而且可以提高镇墩的整体性，避免由于高内水压力造成的镇墩混凝土严重开裂现象，保证钢岔管和镇墩混凝土的长期安全运行。因此，外包钢筋混凝土的分岔管是一种比较有发展前途的岔管结构型式。     

按联合受力设计的埋藏式钢岔管有限元分析方法

本文提出一种考虑有缝隙存在的联合受力埋藏式钢岔管有限元分析方法，假定回填混凝土在内水压力作用不只起传递荷载作用，围岩简化为在若干有限元结点上施加纯压缩弹性抗力的模型，通过多次迭代求解可获得收敛的结果。本文结合工程实例给出计算成果，说明围岩对岔管的应力影响十分显著。     

压气储能地下洞室密封钢衬的非线性力学响应特征

依托某压气储能电站实际工程,基于ABAQUS平台,研究密封钢衬应力的非线性影响因素,分别探究了围岩与混凝土材料非线性、密封钢衬-混凝土接触非线性的影响机理。结果表明,浅埋地下储气洞室围岩初始地应力水平不高,巨大气压导致围岩局部塑性屈服,混凝土严重开裂,密封钢衬高应力区-混凝土严重开裂区-围岩塑性区三者存在对应关系;考虑密封钢衬-混凝土之间的接触关系,使得密封钢衬应力分布更加均匀;检修期在重力影响下密封钢衬顶部与混凝土脱开,检修后再加压密封钢衬应力分布出现调整现象,顶部应力峰值和应力不均匀度有所增大;密封钢衬应力峰值随摩擦系数与缝隙值的增大而增大,当摩擦系数大于0.5时其影响不明显,随缝隙的变化梯度大致为30～40 MPa/mm;地下储气洞室密封钢衬受力分析时需同时考虑材料非线性与接触非线性,以保证密封钢衬具有足够的安全储备。     

水工压力隧洞有限元模型简化算法

 水工压力隧洞结构复杂,进行有限元分析时其前后处理及计算的工作量巨大,因此寻求一种有效的简化算法尤为重要。水工压力隧洞在受内水压力作用时,衬砌将压力部分传递给围岩,同时受到围岩的被动抗力。在进行有限元分析时,主要关注的是压力隧洞衬砌及其外围一定范围内围岩的应力和变形情况。对于均质连续岩体,通过模拟围岩抗力,可以仅取衬砌及其附近围岩作为分析对象,将水工压力隧洞应力分析转化为受内、外压的厚壁圆筒。从而仅对厚壁圆筒划分有限元网格,大大减少了前后处理和计算的工作量。     

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。     

地下高压管道的联合承压计算

本文推导了地下高压管道中钢衬、衬砌混凝土和围岩在施加内压的各个阶段中应力和位移的计算公式，这些公式适用于不同层间缝隙以及衬砌混凝土与围岩存在不同径向裂缝的情况，亦可应用这些公式计算混凝土与围岩产生径向裂缝时的临界内水压力和裂缝的开裂区半径，与同类计算公式相比，其精确性更高，适用性更广。     

基于数值分析的高压岔管衬砌配筋计算

针对当前广泛采用的岔管衬砌结构,提出了基于数值分析的内力求解和配筋方法。首先,给出了分析与围岩接触的复杂混凝土结构受力三维有限元方法。该方法对混凝土材料采用弹性计算,对围岩采用非线性迭代计算,可使数值计算成果符合规范的要求,直接应用于配筋设计。然后给出了确定内力求解区域的算法,可自动判断岔管衬砌结构的任意截平面内力求解区域和钢筋布设方式。给出了基于数值计算成果衬砌内力求解方法,可快速求解结构内力,从而适用规范进行配筋设计。最后将该方法应用于一抽水蓄能电站的岔管衬砌配筋,验证了该方法的有效性。     

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。     

预应力混凝土衬砌在引水隧洞工程中的应用

吉林省某引水隧洞工程局部较差围岩段采用钻爆法开挖,钻爆段衬砌混凝土采用无粘结预应力混凝土衬砌。文中主要介绍了隧洞无粘结预应力混凝土施工程序,钢筋、钢铰线、锚具槽模板的制作与安装,穿行式钢模台车安拆,混凝土施工及钢绞线张拉等。     

围岩特性与衬砌厚度对隧洞衬砌混凝土温度应力的影响

为探明围岩特性与衬砌厚度对衬砌混凝土温度应力的影响,从而制定合理的温控标准,提出了技术可行、经济合理的温控措施,确保了白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土具有较高的抗裂安全性。根据白鹤滩水电站泄洪洞衬砌混凝土的结构和材料特性以及边界条件,利用ANSYS对衬砌施工过程中的温度场和应力场进行三维计算。结果表明:衬砌厚度越大,混凝土温度越高,最高温度出现时间越晚;围岩强度越高,衬砌厚度越大,产生的拉应力就越大;而围岩强度越差,衬砌厚度越大,对应的拉应力相对较小。围岩特性与衬砌厚度共同影响着衬砌混凝土温度和温度应力变化趋势,因此,为确保混凝土抗裂安全性,对不同围岩特性的地段应选择不同的衬砌厚度。研究结果可供类似工程参考。     

直墙半圆拱导流洞衬砌结构优化研究

根据国内外对于地下洞室围岩稳定性及衬砌结构优化设计的研究思路,运用ANSYS数值分析软件对某直墙半圆拱导流洞工程进行分析,选取典型断面建立有限元分析模型。分析开挖期的围岩应力分布情况与变形规律,优化后运行期围岩及支护的稳定性态。得出如下结论：隧洞全段采用分层开挖、喷锚支护的开挖支护方案,对衬砌结构进行优化验算后,对于Ⅲ1类围岩采用70cm厚的C25钢筋混凝土衬砌;Ⅲ2类围岩采用90cm厚的C25钢筋混凝土衬砌;IV类围岩采用90cm厚的C25钢筋混凝土衬砌。     

清江水布垭枢纽地下洞室施工开挖数值分析

通过非线性二维有限元计算,对水布垭地下电站洞室开挖围岩的应力与变形进行了分析,探讨了主厂房洞室局部软岩置换、喷锚支护等措施对围岩开挖位移与应力的影响。在此基础上,对设计采用的各种支护处理措施的加固效果以及地下厂房洞室围岩的整体稳定性作出评价。