大岗山拱坝廊道三维静力线弹性有限元分析及配筋方法研究

基于大型通用有限元软件ANSYS,利用子模型技术精细的模拟了大岗山混凝土高拱坝廊道的应力及变形特性;选取廊道上具有代表性的断面,利用三维插值及坐标变换得到不同特征线上各点的应力值,沿特征线上(单宽)对各点拉应力进行积分算出各特征线处的拉力值,并以最大拉力值作为断面的配筋依据,运用规范方法计算得到各断面处的配筋参数。该方法将三维有限元计算成果成功运用于工程配筋计算,概念明确,所得配筋参数经济合理,在大体积混凝土结构孔口配筋方面有广泛的推广和运用前景。     

自重施加方式对高拱坝廊道结构应力及配筋的影响

自重工况一般是高拱坝内廊道配筋设计的控制工况,由于高拱坝施工过程的特殊性及复杂性,有限元计算中自重有多种施加方式。结合工程实例,对高拱坝基础廊道结构进行三维有限元分析,比较不同自重施加方式对廊道结构应力及配筋的影响。研究结果表明:按整体自重考虑时,廊道结构应力及配筋面积明显偏小;全部按分缝自重考虑时,廊道结构应力及配筋面积明显大于按施工过程考虑自重的结果;为符合实际施工过程及结构承载规律,保证结构安全及经济合理,在拱坝结构的有限元计算中应按照施工过程考虑自重荷载。该研究成果对泄洪孔结构的应力分析也具有参考价值。     

关于坝体廊道配筋的探讨

对大河口坝体廊道配筋进行计算分析和论证，确定计算工况，并探讨了不配筋的原因。     

白山水电站重力拱坝坝内廊道及交通系统设计

白山水电站根据坝基帷幕灌浆、基础排水、纵横缝灌浆和观测等要求布设了基础廊道、基础排水廊道、检查廊道及并缝廊道，在纵横向、垂直向均有廊道连接，并与坝下游公路连接，组成一个完整的坝内外交通网络，坝内形成一个廊道群体。通过白山重力拱坝廊道孔口应力分析计算。纵向廊道孔口应力集中不大，配筋较少，而横向廊道、拱坝顶部的方孔、圆孔、特别是下游坝面距基础部位出口附近应力较集中，配筋较多。     

基于Voxler的拱坝建基岩体质量检测三维可视化

拱坝是水电工程中的一类重要坝型,其坝体形态为曲线轮廓,为建基岩体质量检测三维可视化带来一定难度。Voxler是一个非常简单易用的三维地质建模软件,可以将数据转换为三维模型数据进而进行三维可视化,通过探索,对建基岩体质量检测声波数据进行运算,实现了Voxler对拱坝非规则轮廓条件下的建基岩体质量检测三维可视化,能够直观掌握建基岩体质量情况,相较于GoCAD等参数化建模软件更简单和易于操作。     

强地震区高拱坝抗震配筋问题

在强地震区建造高拱坝，为减小地震时横缝的张开度，增强坝的整体性，有必要在拱和梁两个方面配置适当的钢筋，但拱向钢筋跨越拱坝横缝，在接缝灌浆前的人工冷却阶段，要求横缝能充分张开，而在地震时，希望横缝的张开度不要太大，这两项要求互相矛盾。为此，提出一种新的设计准则和计算方法，兼顾两方面的要求来进行钢筋的设计。     

弹性应力配筋在毛尔盖坝基灌浆廊道中的应用

水工建筑物中常有一些体型或受力条件复杂的构件,无法按杆件结构力学法求出截面内力并配筋。对于此类构件的配筋方式以往多采用经验类比,但各工程各不相同,可能出现因配筋不足而出现拉裂等问题,文章根据《水工混凝土结构设计规范》非杆件体系钢筋混凝土结构的线弹性应力图形法,结合毛尔盖坝基灌浆廊道的三维有限元应力计算成果,进行配筋,并根据监测资料验证了其合理性。     

万家口子拱坝冲沙中孔配筋设计

万家口子拱坝冲沙中孔孔口宽3 m,高8 m,作用水头86 m,孔口区域结构应力状态复杂,需在孔口周围适当配筋改善孔口结构的应力状态,确保大坝施工及运行期安全.为此在设计中采用有限元方法分析孔口区域的应力,依据计算结果建议了冲沙中孔的配筋方案.     

某拱坝加高加固三维有限元分析

以源口拱坝加高加固工程为研究对象,采用ANSYS数值计算软件对该拱坝进行三维有限元结构应力与稳定分析,对比分析了4种情形的坝体应力和位移计算结果,研究成果为该拱坝加高加固工程的建设提供了科学依据,为同类工程的建设提供了有意义的参考与借鉴.     

混凝土坝加固新材料及应用

混凝土结构工程的老化或功能缺陷是病险水库最为常见的病害之一。论述了混凝土坝常见的缺陷及相应修补加固材料必须具备的性能。介绍了新近研制的一些修补加固材料及其在工程中的应用情况,包括高强环氧灌浆材料、新老混凝土界面粘结材料、钢筋锚固材料、混凝土抗冲磨修补材料、防渗堵漏材料、碳化修补材料。这些材料均具有优异的性能,能满足混凝土坝工程修补加固的要求,具有显著的经济效益,可在类似工程中推广。     

特高拱坝施工期数字监控方法、系统与工程应用

依据混凝土坝数字监控的理论,从主要目的、基本内容和工作模式3个方面论述了特高拱坝施工期数字监控方法,介绍了特高拱坝施工期数字监控系统,提出了利用该系统开展特高拱坝施工期数字监控的工程应用模式.特高拱坝施工期数字监控系统的工程应用表明,运用该系统可以实时开展大坝工作性态评估,降低事故风险,同时可以为施工期动态设计提供决策支持.     

高强抗震钢筋在小湾拱坝中的应用

依据小湾拱坝布设抗震钢筋方案、大坝伸缩横缝结构的特点和设计中对横缝抗震钢筋位置的要求,围绕抗震钢筋对大坝伸缩横缝抗震的影响展开研究,包括抗震钢筋牌号的选择、温度、埋设抗震钢筋对大坝横缝两侧附近区域的影响以及抗震钢筋在横缝两侧的配置方式、部位、数量等布设方案的研究。对设计方案中抗震钢筋对横缝张开度的作用效果进行检验,对抗震钢筋位置及在上、下游的层数等关系到小湾工程抗震措施具体实施中的重要问题分别进行了多方案分析和论证。     

高拱坝短期变形和应力预测预警方法及工程应用

针对高拱坝预测预警能力不足的问题,提出了短时间内基于监测数据和全坝全过程仿真的混合预测模型。在此基础上建立了包含坝体变形和关键部位应力的预警指标体系,能够明确给出各部位变形和应力预警阈值。在小湾拱坝初次蓄水期中的应用结果表明:变形和应力预警指标的阈值设置比较合理,能够对异常情况给出警报,实用且合理有效。研究成果为高拱坝安全运行提供了有效的预测和预警思路。     

拱坝坝后局部加固对大坝工作性态影响研究

为明确坝后局部加固体对拱坝工作性态的影响,应用结构多场仿真与非线性分析软件SAPTIS对50年后拱坝任意时刻温度场进行仿真模拟,研究了某拱坝无、有加固体情况下大坝在典型工况下的变形、应力差异和结合面状态。模型中,坝体和基础网格采用六面体网格,边界约束条件为地基底面、地基侧面以及上下游面加法向链杆约束,并考虑了正常水位和水库水温变化过程、气温变化过程、混凝土水化热、太阳辐射等影响。结果显示:在正常温降情况下,该大坝无加固体和有加固体时,向下游变形分别为23.1 mm和20.1 mm,差别为13%,在正常温升情况下,差别达20%;有加固体时,上游面边缘部位受拉区域范围增加,与下游加固体尺寸大致相同,但拉应力最大值明显减小,由1.3 MPa减小为0.9 MPa。结果表明:大坝与加固体结合面普遍处于压剪状态,上部边缘区域应力集中现象明显,内部应力较小;坝后局部加固体增大了坝体刚度、减小了大坝向下游变形、改变了坝体应力分布规律,使得应力分布更均匀化,对大坝工作性态有一定改善作用。     

基于变形加固理论的高拱坝坝踵开裂分析

本文运用变形加固理论从变形稳定的角度来研究高拱坝坝踵开裂问题。变形加固理论揭示了加固力、自承力、外荷载、结构稳定性、变形之间的内在关系，指出在给定荷载下，结构出现不平衡力的区域为破坏先导区域，为抑止破坏所需加固力就是不平衡力的反向力。研究指出，拱坝坝踵区为不平衡力集中区，分析坝踵区不平衡力的分布和方向将有助于认清坝踵开裂模式，不平衡力的大小可以作为坝踵开裂的评价指标。文末以小湾拱坝为实例进行了计算。