龙开口电站钢衬钢筋混凝土坝后背管非线性分析

龙开口水电站采取钢衬钢筋混凝土坝后背管的结构形式。应用非线性有限元理论,分析得到了该坝后背管结构的承载规律,研究了钢衬和外包钢筋混凝土的应力、位移分布规律,以及钢衬的承载比例。分析结果表明,随着内水压力增加,钢管承载比例系数经历了减小、增加、再减小的过程;在设计水头作用下,坝后背管结构安全系数满足设计要求。钢衬钢筋混凝土坝后背管是一种经济、安全、合理的结构形式,应用前景广阔。     

预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管非线性分析

以龙开口水电站为例,提出了预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管结构的设计方案,并采用非线性有限元理论对背管结构进行了极限承载力分析。研究了坝后背管结构的应力分布规律,并将预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管与普通钢衬钢筋混凝土坝后背管进行对比分析。研究成果表明：预应力钢衬钢筋混凝土坝后背管结构具有节省投资、避免开裂、耐久性好等优点,是一种值得广泛应用和推广的压力管道结构形式。     

设置软垫层坝后背管接触非线性有限元分析

 以三峡水电站坝后背管为例,借助有限元软件ANSYS建立了坝后背管设置软垫层与内衬钢管面摩擦接触有限元模型,考虑接触非线性和混凝土开裂非线性,分析计算了设软垫层坝后背管、钢筋的受力性态及混凝土的开裂情况,结果表明：垫层能有效减小钢管向外围混凝土传递的内水压力,提高钢管的承载比,改善外围混凝土的应力状态。对设置软垫层的提出了优化建议。     

坝后背管结构有限元分析探讨

以李家峡坝后背管为依托,借助具有强大结构分析功能的有限元软件ANSYS分析坝后背管结构应力状态。经分析单元尺度对坝后背管混凝土、钢筋的应力影响小于对钢管的影响;坝体与背管混凝土接缝面的力学效应对背管混凝土、钢筋、钢衬的应力影响很小;计算所得的应力大小规律与类似工程模型试验所得的应力分布规律完全一致,其计算值与规范中用弹性中心法所得的应力值基本接近。     

坝后背管结构的受力性态与破坏特征研究

了比较准确研究坝后背管结构的破坏特征与内水压力、钢管直径及钢筋混凝土环的厚度等的关系,搜集了国内20座已建大坝坝后背管结构的相关资料,根据有限元方法采用大型ANSYS软件对不同内水压力p、不同钢管直径D及不同混凝土环厚度T的坝后背管结构的受力性态和破坏特征进行了研究.根据研究成果,提出了此种结构应据裂缝宽度极限状态建立其设计计算方法的建议.     

凯乐塔水电站坝后背管设计

针对凯乐塔水电站引水发电压力钢管采用坝后背管形式,介绍了该工程压力管道布置形式、背管结构设计、钢管过缝措施等,突出了坝后背管的优点,也指出了坝后背管施工复杂、管腰混凝土易开裂等问题,故在工程设计中要根据工程的具体条件,选择合适的管道布置形式。     

有限单元法和弹性中心法在坝后背管结构设计中的应用比较

结合三峡水电站工程实际,采用有限元软件ABAQUS对坝后背管结构进行了平面非线性有限元计算,并将结果与模型试验、结构力学弹性中心法成果比较,研究了结构力学弹性中心法在坝后背管设计中的适用性。研究结果表明,有限元方法能更好地反映管道结构裂缝开展、钢衬和钢筋应力分布规律,而结构力学弹性中心法计算得到的外圈钢筋应力偏大,不仅难适用于全背式背管,对浅槽式背管的计算误差更大。浅槽式背管由于两侧坝体混凝土对管道的约束作用,不仅可提高初裂荷载,减小裂缝处钢衬和钢筋应力和裂缝宽度,而且与全背式背管相比对管道抗震更有利。     

李家峡水电坝后背管土建施工小结

文章针对李家峡水电站坝后背管这一特殊设计方案，根据背管这一特殊部位的施工特点，从钢筋加工，模板设计和交叉施工等方面进行了总结和探讨。对国内大型水电站使用坝后背管这一先进设计的施工，提供了一定的经验。     

坝后背管结构优化设计

坝后背管是一种钢筋混凝土和钢管联合受力结构,在保证压力管道承载力和结构耐久性的前提下,存在着外包钢筋用量和钢管用量分担比率的优化问题。文章利用ANSYS强大的有限元计算功能和自动优化功能,对黄河积石峡水电站压力管道进行优化分析。     

坝后背管结构力学弹性中心法的应用

简要介绍了坝后背管结构力学弹性中心法，并利用结构力学弹性中心法对国内外已建坝后背管工程和地面外包混凝土钢管工程进行结构分析和配筋优化。分析发现，坝后背管外包混凝土的外圈钢筋应力大于内圈钢筋应力和钢管应力，外包混凝土厚度设计基本合理，但在钢筋布置上值得进一步优化。结构力学弹性中心法计算结果可靠，方法简便。     

基于黏聚裂纹模型的混凝土断裂过程扩展有限元法模拟

为了解决混凝土材料的断裂问题,采用扩展有限元法结合黏聚裂纹模型对混凝土非线性断裂力学行为进行模拟。在黏聚裂纹模型中,裂纹附近应力场没有奇异性,因此,基于四结点四边形单元构造了一种新的黏聚裂纹模拟的扩展有限元位移模式,并采用符号函数对所有的开裂单元(包括裂纹贯穿单元和裂尖单元)进行加强。采用类似于"弧长法"的方案求解非线性控制方程。结果表明:该加强策略解决了裂尖单元裂纹两边应力不等的问题,其裂尖位置任意,且混合单元处理方便。通过数值模拟混凝土Ⅰ型和混合型断裂问题,将模拟结果与参考解及试验结果进行比较,误差均在5%以内,验证了该方法的可靠性。该方法采用统一的符号函数进行加强,编程更为方便。     

二维水沙和温度及浓度场数学模型与应用

 根据水流泥沙运动和水质（温度及浓度）扩散传播基本理论,建立了平面二维水流泥沙和温度及浓度场数学模型,以之研究水库、河道、河口水流及其输移物质运动规律,并采用有限体积法和有限元法来离散和求解这些模型方程组,用以模拟河道水流及其输移物质运动规律。该模型计算过程稳定,计算速度快,已在诸多工程中广泛应用,并得到原型观测成果的检验。     

渗流问题的边界元方法比较

由于边界元法只在边界上划分单元,因而可降低一维进行计算,且适合解决无限域问题,在渗流研究中具有独特的优点.为此,简要介绍边界元三种计算方法,并采用不同的方法对相同的算例进行计算比较.结果显示,采用边界点方法处理渗流问题,具有计算程序简单.且计算精度较高的优点.易被工程人员掌握和推广.     

软黏土不排水循环应力应变关系的数值模拟

对程星磊等提出的总应力形式增量弹塑性本构模型进行二次开发,以模拟复杂应力状态下软黏土的响应。通过Newton-Raphson算法,对材料非线性问题进行迭代求解;针对本构模型中应力反向等一系列关键性问题,应用欧拉切线算法编写了有限元程序,并结合子增量方法提高了计算精度。预测了软黏土在轴对称应力状态下的响应,得到了应力应变关系曲线,将其与单元预测结果进行比较,二者趋于一致,从而验证了有限元程序编写的合理性。利用该程序模拟三轴不固结不排水试验,模拟结果与试验吻合良好,表明该本构模型有限元程序可以反映轴对称应力状态下软黏土的不排水应力应变特性,可应用于更加复杂边值问题的模拟计算。     

基于混合变异策略差分进化算法的边坡滑裂面搜索研究

针对"基于反射变异策略的自适应差分进化算法"仍易陷入局部最优的问题,通过引入一个基本的变异策略提出一种基于混合变异策略(DE/current-to-rand/1)的差分进化算法。根据各变异策略生成成功子代的比率使用轮盘赌选择为各个个体选择合适的变异策略,以改善算法的全局收敛能力。将提出的算法结合有限元应力场应用于两个经典算例的边坡临界滑动面搜索及安全系数求解,与其他极限平衡法进行了对比,并使用其中一个算例作为计算模型与其他优化算法进行了收敛性能比较。统计结果验证了改进算法的性能更稳定且收敛速度较快,也验证了该算法结合有限元应力场求解边坡问题的有效性。     

基于Linux机群的大型结构并行有限元系统研究

有限单元法在很多领域得到了应用,但对于大型和复杂结构,串行有限元程序很难有效地解决。研究了在PC机群上进行大规模并行有限元计算,以更好地发挥有限元在实际工程中的应用。组建了基于Linux系统的高性能并行计算机群。采用基于区域分解和预处理共轭梯度法来实现方程组的并行求解。基于以上方法,用C++、FORTRAN和MPI编程方法开发了并行有限元程序ADVPFEM。对龙马面板堆石坝的简化模型进行了线性三维有限元并行计算,得到了较好的效果。     

基于有限元法的廖坊灌区渡槽结构内力分析

在实际工程的有限元建模求解过程中,所求解的内力截面往往不是直接由网格单元面构成,无法直接应用有限元内力法求解任意截面的内力值。首先对整体结构构件进行有限元计算,得到网格单元上的结点位移值及对应的应力值等信息;然后将截面所在结构组件的网格单元从三维有限元模型中进行脱离,直接利用"脱离体"网格单元结点的应力值列出截面平衡方程。根据结构力学的方法,可以很方便地对"脱离体"上的"任意"截面的内力进行求解;最后通过一个渡槽的工程应用实例验证了文中提出方法的正确性和可行性。有限元内力法可以很方便地求解结构中指定截面上的内力值,为混凝土结构的配筋设计等提供依据,供工程设计人员参考。     

虚拟旁路算法在有限元井点模拟中的应用

基于通用有限元程序,采用虚拟旁路法来计算井点问题,区别于传统的方法,井点附近网格划分时不再依赖于网格密度的增加,通过修正方法,可以进行任意网格密度的划分,从而解决了大面积模型和多井点计算时遇到的困难,使用此方法无须迭代,直接求解,计算效率很高。采用虚拟旁路法,可以进一步考虑井损,可以更好地用于实际工程。     

坝基渗流的边界元分析

采用边界元法分析了坝基渗流问题,并与有限元法和裂隙网络法的计算结果进行了比较。结果表明,用边界元法处理同类问题,具有方便、快速、精度高等优点。     

重力坝坝踵应力控制标准的研究

重力坝坝踵应力控制标准问题一直是个难于解决的问题,为了研究这个问题,采用有限元线弹性模型对4种不同高度的重力坝、3种坝体下游边坡、3种地基和坝体弹模比、28组不同网格尺寸进行了计算分析,得出了不同高度、下游边坡、地基与坝体弹模比、网格尺寸情况下重力坝坝踵应力的分布规律,并且得出重力坝采用有限元计算分析的情况下,主拉应力...