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。     

蒲石河电站泄洪排沙闸预应力闸墩模型试验

介绍了蒲石河抽水蓄能电站泄洪排沙闸预应力闸墩仿真结构模型试验的模型比尺与材料选择、混凝土配合比、加载系统、测试系统及试验程序等研究情况.得到了各种预定工况下,闸墩颈部、闸墩与锚块接触部位和锚块的应力分布规律,研究超载情况下闸墩结构的承载能力.根据试验结果,建议在锚块与颈部接触部位适当增加斜拉筋及扇形筋数量,增强锚块与闸墩的整体性,以提高超载能力.     

蒲石河抽水蓄能电站下库闸墩预应力锚索施工

蒲石河抽水蓄能电站下库泄洪排沙闸闸墩预应力锚索施工中,张拉按照设计要求应进行整体张拉,主次锚束的整体张拉均分为6级进行,采取以应力控制为主,伸长值校核的操作方法;以千斤顶油压表作为张拉控制依据,以测力计作为监测预应力锚索锁定后的发展变化情况;采用低回缩锚具通过二次张拉,解决了施工难题,取得了良好的效果。     

蒲石河预应力闸墩锚索张拉力与测力计关系研究

本文主要介绍了蒲石河预应力闸墩锚索张拉力与测力计之间的关系,并对两者之间的差异进行了比对分析,为蒲石河工程施工和预应力闸墩的长期稳定运行提供了依据。     

蒲石河抽水蓄能电站预应力闸墩模型试验相似常数研究

蒲石河抽水蓄能电站预应力闸墩模型试验是仿照原型结构按一定相似关系复制而成的代表物,从工程结构模型试验的理论出发,以相似原理和方程式分析法为基础,最终确定出模型试验的相似常数,为这类模型试验的设计提供依据.     

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。     

水电站闸墩悬臂大钢模板的设计与应用

根据蒲石河抽水蓄能电站泄洪排沙闸墩的结构特点,工程技术人员设计了一种新型悬臂大钢模板,并对关键部件进行了分析计算,通过设计制作辅助构架,解决了闸墩施工中的难点问题,混凝土接缝严密,表面平整度好,外观质量显著提高。实践证明,悬臂大钢模板在水工建筑物闸墩混凝土施工中具有广阔的应用前景。     

水电站闸墩悬臂大型钢模板的设计与应用

根据蒲石河抽水蓄能电站泄洪排沙闸墩的结构特点，工程技术人员设计了一种新型悬臂大钢模板，并对关键部件进行了分析计算，通过设计制作辅助构架，解决了闸墩施工中的难点问题，混凝土接缝严密，表面平整度好，外观质量显著提高。实践证明，悬臂大钢模板在水工建筑物闸墩混凝土施工中具有广阔的应用前景。     

蒲石河抽水蓄能电站下水库弧形闸门设计

文章介绍了蒲石河抽水蓄能电站下水库泄洪排沙闸弧形闸门的结构布置、结构设计和计算方法以及流激振动试验及三维有限元分析结果.     

蒲石河抽水蓄能电站预应力闸墩多掺合料抗裂混凝土试验研究

蒲石河抽水蓄能电站预应力闸墩长42.0 m,整体浇筑,墩体未设任何结构缝,因此,混凝土的抗裂性能严重影响工程的安全、质量及耐久性。根据工程设计要求结合寒冷地区特点,进行了各种掺合料组合方案的抗裂试验研究,及抗压强度、极限拉伸、干缩、抗冻、抗渗等各项性能测试,综合各项试验结果和最终单位线性变化值推荐了适宜工程需要的防裂混凝土配合比,闸墩于2009年6月初浇筑完毕,经多次检查未发现裂缝,效果良好,可为类似工程提供参考。     

基于预应力实测资料的闸墩结构安全评估研究

针对闸墩中孔周边区域应力分布复杂的问题,进行三维有限元分析。为准确评估中孔闸墩结构运行期的安全性,根据整体拱坝模型计算结果,运用子模型方法,获取各种工况下中孔闸墩结构的局部边界条件,基于锚索测力计实测数据,建立考虑时效、外界温度及上游水位波动等影响的预应力回归模型。在此基础上,采用三维非线性有限元分析方法对西南某碾压混凝土拱坝中孔闸墩结构进行全面安全评价。计算结果表明:当前工作状态下,闸墩结构应力分布规律与设计状态基本相同,颈部最大法向应力为1.27 MPa,出现在左中孔右边墙位置,小于允许拉应力1.54 MPa,满足闸墩抗裂要求。     

输水工程中空心墩的三维有限元分析

在大型输水工程中,空心墩结构被广泛使用,其墩身结构复杂、承受荷载大,应对其结构应力状态进行分析.采用有限元计算方法,分别对空心墩墩帽、墩身和承台的受力状况进行了分析.结果表明:空心墩结构受力条件较好,能够较好地将上部结构荷载均匀传递到基础上,并且节省建筑材料;墩帽在支座处出现最大压应力,墩帽顶部两中支座中间易出现较大的拉应力,结构设计时应予以充分重视;墩帽的支座处、承台与桩基的接触部位存在明显的应力集中现象,应进行相应的抗冲切演算和结构加强设计,防止结构出现冲切破坏.     

渡槽结构横向动力响应分析

结合某渡槽安全鉴定工作,建立单跨渡槽结构在设计水位和无水两种工况下的ANSYS三维有限元模型。选用Housner流-固耦合模型模拟了槽内水体与槽体侧壁之间的相互作用,并设定槽墩高度为8.3,10.3,12.3和14.3 m,分别进行模态分析和动力响应分析,以观察在不同槽墩高度下渡槽结构的动力响应(应力、位移和速度)变化。分析结果表明:渡槽结构在设计水位工况下的自振频率小于结构在无水工况下的自振频率;随着槽墩高度的增加,结构在设计水位工况和无水工况下的自振频率均呈减小的趋势,而槽墩顶部、槽体跨中及槽体顶部关键点处的动力响应值有总体增大的趋势;但渡槽结构不同位置的响应值不同,在地震作用下,高墩渡槽的动力响应值总体大于矮墩渡槽的动力响应值。     

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。     

株洲航电枢纽溢流坝段边墩有限元分析

坝工设计中,溢流坝闸墩设计是仅次于坝体设计的一个重要项目。对于此类结构采用普通杆件力学方法难以获得满意结果,所以采用结构有限元分析软件ANSYS对株洲航电枢纽溢流坝段25#边墩进行正常水位和校核水位两种工况下的结构应力复核计算。通过计算可以得知在正常挡水工况下,由于闸墩受到闸门推力、水压力和主动土压力的作用在牛腿处产生的拉应力集中,而在背水面的拉应力区出现在边墩背水侧的上游面与迎水面拐角处。通过分析可以总结和归纳出应力、位移在闸墩上的分布规律,为其配筋提供依据,并验证其结构设计的合理性。更多还原     

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。     

基于流固耦合的弧形闸门-闸墩体系的流激振动研究

实际工程中弧形闸门与闸墩联系紧密,在水流脉动压力下二者相互影响,形成一个体系。为了揭示闸门与闸墩的相互影响规律,采取流固耦合理论对弧形闸门-闸墩体系开展流激振动研究。以某水利工程弧形工作闸门为例,针对弧形闸门单体和弧形闸门-闸墩体系分别建立三维有限元模型,计算两种模型的自振频率,基于模态分析的结果对两种模型进行动力响应分析,总结闸门和闸墩在动力特性和流激振动响应方面的相互影响规律。结果表明：闸墩对闸门动力特性及动力响应具有较大影响,考虑闸墩影响时,弧形闸门自振频率下降,其中以支臂振动为主的第4阶自振频率下降幅度最大,为61.45%,面板及支臂顺河向动位移分别减小44.58%及增大37.93%,面板及支臂动应力分别下降41.70%及增加30.71%;闸门流激振动对闸墩应力有显著影响,相较于闸墩按动力系数计算的最大应力增大了4.713 MPa。采用弧形闸门-闸墩体系模型可以更加准确而全面地评估弧形闸门及闸墩在流激振动下的安全特性。     

开槽预应力闸墩应力集中特性研究

为了较好地分析开槽预应力闸墩槽附近的应力集中问题,采用有限元结构分析软件模拟了某大型水电站在施工期和运行期不同荷载组合作用下的受力情况。通过改变预留槽的位置及大小,分析闸墩的应力分布状况。最后,从弹性力学的角度,应用复变函数法对孔口附近的应力分布情况进行计算,并将变化规律与开槽预应力闸墩的应力集中情况进行了分析对比。研究结果表明,预应力闸墩因开槽而引起应力集中可以被充分利用,不仅可以提高预应力锚索的预压效果,还可以通过改善预压应力的传力路径,使其传到更为有效的部位。     

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。     

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。