基于ANSYS的水闸-地基体系抗震分析

在结构-地基体系动力有限元研究的基础上,针对闸底板结构特殊、受力条件复杂使得其抗震稳定分析难度较大的问题,以某水闸工程为例,考虑地震动水压力作用、闸室结构的空间耦联及闸室结构与地基相互作用的影响,利用通用有限元软件ANSYS对闸室与地基整体结构进行了抗震计算,并对比分析了反应谱法与时程分析法动力计算结果,同时对该水闸的安全稳定性进行了评价。结果表明,闸底板的转折部位承受拉应力较大,配筋及实际施工过程中应予以重点关注。反应谱法与时程分析法的动力分析结果具有一致性,但反应谱法对地基承载力计算的结果比时程分析的结果保守。     

地基上水闸闸室结构性稳定分析研究

为了提高闸室结构的稳定性,研究建立三维有限元模型,分析天然地基和复合地基水闸闸室的应力沉降,同时分析闸室结构稳定性产生的影响。结果显示,复合地基相较于天然地基,闸室最大沉降量显著减小。在没有进行地基处理时,水闸闸室的最大竖向位移量为162.9mm;进行地基处理后的水闸闸室最大竖向位移量为36.19mm。两者相比,最大竖向位移减小77.8%。研究表明,复合地基可以有效提高闸室结构的稳定性,可为实际水闸工程提供实用参考。     

基于弹性地基梁的闸室底板优化设计

以某水闸闸室为分析对象,在分析水闸底板内力计算方法的基础上,依据弹性地基梁概念及计算方法,运用"理正岩土计算软件6.0"(弹性地基梁模块),选取不同工况及底板厚度,分别计算弹性地基下的水闸底板应力,并计算分析边荷载对底板底层弯矩的减小程度和对底板面层弯矩的增大程度,绘制弯矩包络图,最后选取弯矩包络图外包线上最大正弯矩及最大负弯矩作为配筋计算的内力,并提出对闸室进行结构优化设计的方法。为弹性地基梁运用于水闸底板内力分析提供了一个实例,也可为相近工程的内力分析及结构优化提供参考。     

泄洪闸有底坎折线型闸底板三维有限元研究

该文针对某渠首工程泄洪闸有底坎折线型闸底板的特殊形式,结合大型有限元软件,将闸室整体结构及与之耦连的地基作为一个结构体系进行数值模拟,在此基础上进行地基承载力、闸室抗滑稳定验算和闸底板配筋,将水闸三维有限元的计算成果直接为工程设计服务。     

龙泉滘重建水闸地基处理设计分析

龙泉滘水闸重建工程闸室地基坐落于淤泥层,分布广,厚度大,埋藏深,土质软弱,地基承载力不足,在外部作用下,闸室容易发生不均匀沉降现象,从而影响到水闸安全。为了提高闸室地基强度,水闸在重建时需要对闸室地基进行处理。结合工程地基实际情况,对龙泉滘重建水闸软土地基处理方案进行比选,经综合对比,推荐采用方案二Φ800钻孔灌注桩进行基础处理。     

软土地基上水闸整体结构优化设计

针对软土地基上水闸整体结构的优化设计问题,以江苏省苏北某水闸为例,建立了以闸室与群桩基础结构关键几何尺寸为设计变量,闸室与群桩基础总造价最低为目标函数,闸室结构抗滑稳定性、地基承载力、基底应力、闸室与桩基结构强度、闸室沉降和桩顶水平位移为约束条件的优化设计数学模型,利用ANSYS软件的优化模块进行寻优搜索,分别求得水闸整体结构优化设计方案和闸室结构优化设计方案。结果表明:水闸整体结构优化设计方案总造价比闸室结构优化设计方案总造价少2.7%,桩顶水平位移达到限定值,优化效果更显著。     

地基建模深度对闸室稳定评价结果的影响

闸室是水闸工程的主体,对闸室稳定性进行科学评价是发挥水闸功能和效益的重要保障。文中以具体工程为依托,探讨了利用有限元法进行闸室安全稳定评价计算过程中地基建模深度对闸室稳定评价结果的影响,以便为相关研究和工程计算提供有益的借鉴和参考。     

软土地基刚度对水闸底板沉降影响分析

刚度是影响软土地基沉降的重要力学参数之一,分析刚度对水闸底板沉降的影响是保证水闸安全运行的关键问题之一.本文以某水闸工程为例,采用ABAQUS建立了三维水闸与软土地基模型,根据勘查资料,分别对不同土层的刚度进行参数敏感性分析,得到了不同深度土层的刚度对水闸底板各监测点沉降的影响规律.结果表明,地基刚度越大,水闸底板的沉...     

地基对水闸抗震性能的影响研究

考虑地基和不同边界条件,选用时程分析方法,应用有限元软件ANSYS对某水闸结构进行动力分析,结果表明:地基不仅对水闸闸室结构动位移有放大作用,而且还延迟了闸室结构的地震动位移,但对水闸的机架桥和启闭机房影响很小。另外地基不仅放大了水闸结构的动应力响应,而且还延后了水闸结构地震动应力的出现,其对水闸闸室结构的放大作用最大,机架桥次之,启闭机房最小。     

冠县一干渠蓄水闸工程地基处理设计

山东省聊城市冠县一干渠蓄水闸工程分为东环蓄水闸和西环蓄水闸,两座水闸闸室均建于淤泥质软土地基上,软土地基上工程遇到的最大难题就是地基处理问题,主要介绍了针对两座水闸闸室不同地质情况和受力情况等,设计采用粉喷桩和换土等不同地基处理措施。为其他类似工程的地基处理设计提供借鉴。     

北京市凉水河马驹桥闸设计

马驹桥闸是建在中砂和中软土地基上的一座拦河闸，其枢纽布置、基础处理、闸室的抗滑稳定、渗透稳定、应力分析及沉降等的设计与分析是根据该闸的地质条件和运行情况进行的，并且各项指标均满足规范要求．闸室采用开敞式整体平板结构形式，对称布置．采用混凝土铺盖和板桩对地基进行防渗处理．闸室下游设置消力池、海漫和防冲槽进行消能和防冲处理。     

“井”字形梁格式底板水闸三维有限元分析

结合建设在粉砂地基上的“井”字形梁格式底板水闸的结构设计特点,采用 ABAQUS 有限元法对其闸室的结构内力及其分布规律进行分析。分析结果表明：完建、挡水和过水三种计算工况下,“井”字梁格式底板在横梁与纵梁Ⅱ交叉部位的弯矩值和剪力值最大;桥柱3（4）底部内表面所受的拉应力最大;在不同弹性模量粉砂地基上“井”字形梁格式底板水闸的适应性较好。     

软土地基水闸底板有限元分析的桩基模拟方法

传统分析方法中,采用等参单元模拟软土地基群桩基础的方法既不经济且夸大桩的刚度,为能对桩基进行合理高效地模拟,本文提出了一种考虑桩、土及底板相互作用的内置桩单元法。采用梁单元位移模式,根据桩单元节点在土或底板等参单元中的局部坐标,建立桩单元包含转角的节点位移与土或底板节点位移之间的关系,进一步代入到有限元整体控制方程中求解。结果表明,通过本文建立的位移转换模式,可以利用梁单元对考虑复杂的桩、土和上部结构相互作用情况的桩基进行模拟,在保证精度的同时简化了建模步骤,降低了对网格密度的要求。研究表明,采用本方法可以验证软土地基上水闸底板受力分析时桩基础用梁单元位移模式模拟的合理性和有效性,为软土地基上桩基的快速分析计算提供了一种新方法。     

土基上闸室抗滑稳定承载能力极限状态与分项系数套改研究

目前水闸工程结构设计所采用的设计准则仍为单一安全系数法,该方法不能定量、科学地反映水闸工程的可靠性。遵照《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》(GB50199-94),在查阅了国内外大量相关文献资料基础上,主要进行了土基上水闸抗力参数统计特征,闸室抗滑稳定承载力极限状态表达式的提炼以及分项系数的研究,首次较系统地提出了土基上闸室抗滑稳定的承载能力极限状态表达式及分项系数(套改),并以四川省七座水闸工程予以检验其合理性。     

水闸改进阻力系数法的电算方法

闸基渗流是水闸设计的一个重要内容。对于闸基的防渗设计 ,《水闸设计规范》(SL2 6 5 - 2 0 0 1)推荐采用改进阻力系数法或流网法进行防渗计算。根据改进阻力系数法的计算原理 ,提出用电算方法进行渗流计算 ,给出了编程的步骤和框图。通过算例 ,说明采用电算方法进行计算的结果精度高、计算方便 ,值得在工程应用中推荐     

淤泥质地基闸塘连接段地基处理方式研究

为探讨减小淤泥质地基上修建的水闸与海塘连接段沉降差的措施,在现场调研、现状分析的基础上,结合典型工程,利用有限差分数值模拟软件FLAC3D,分别计算了水闸与海塘连接段采用四种变刚度复合地基处理方式时水闸与连接段之间的沉降差及海塘与连接段之间的沉降差。结果表明:连接段地基采用高压旋喷桩处理时,采用首选同时渐变桩长和桩间距,次选渐变桩长或桩间距,最后选渐变桩径的方案,实现水闸—连接段—海塘之间地基承载力和刚度的平稳变化,既可减小水闸与海塘连接段沉降差,又可降低工程造价。研究成果可为水闸与海塘连接段设计提供参考。     

基于有限元法的闸室抗震安全评价

由于我国建设初期的水闸工程设计经验有限,未充分考虑到闸室抗震的实际需要,设计标准偏低,需要进行抗震安全复核。以某水闸为例,由于其初设时未考虑抗震因素,但水闸位于地震基本烈度Ⅷ度区,运用有限元软件ANSYS建立模拟水闸基础及上部结构的三维模型,采用模态分析反应谱法进行了地震动力计算分析。结果表明:地震荷载作用下闸室最大沉降为31.43 mm,闸底板平均沉降26.18 mm,处于安全范围之内;地基土层最大沉降变形集中发生于闸室地板边缘向下、土层Ⅰ、土层Ⅱ、土层Ⅲ上部,土层Ⅱ部分沉降变形30 mm左右,在8级地震下有可能发生液化。闸室最大压应力为0.465 MPa,最大拉应力为-76.76 k Pa,满足规范要求。闸室抗滑稳定性不满足要求,地震条件下闸室带阻滑板抗滑稳定安全系数为0.944,不带阻滑板抗滑稳定安全系数为0.708,均小于允许抗滑稳定安全系数1.05的要求,建议闸室拆除重建。     

邵仙套闸闸基渗流分析

在水闸设计和运行管理中,闸基渗流计算往往占有重要的位置.现分别采用改进阻力系数法和基于有限元法的Gei-Slope计算软件,计算了5种不同上下游水位组合的邵仙套闸闸基渗流,依据现场观测结果和计算结果,对改进阻力系数法和数值计算方法的计算精度进行了比较分析.该成果对邵仙套闸工程今后的运行管理有一定的实际指导意义,对今后同类型工程的设计也有一定的参考价值.     

国内大孔口水闸结构关键技术问题研究

由于国内传统水闸存在孔口小、形态单一且自动化程度低等局限,已满足不了国民经济建设需求,大孔口水闸建设势在必行。但是,现有设计规范尚未对大孔口水闸结构设计提出明确的计算方法。为此,从大孔口水闸结构自身特点出发,围绕地基不均匀沉降、闸基渗流稳定及水闸结构温控防裂等关键技术问题展开讨论并提出合理化建议如下:地基处理方面,应根据地基条件、结构特点以及施工条件等通过有限元数值分析,组合选用桩基法、换土垫层法、排水固结法、振冲法及深基础等地基加固技术;在闸基渗控方面,可依照防渗、排渗、反滤三者相结合的原则,因地制宜地选择渗控措施;对于水闸底板和闸墩结构,应根据工程实际情况组合选用结构分缝、控制混凝土浇筑温度、水管通水冷却、表面保温等温控措施,以解决大孔口水闸结构温控防裂问题。     

空箱对某深厚软土地基水闸翼墙及桩基础位移的影响

针对软土地区水闸边墩与翼墙间易产生过大变位,导致止水失效并危及水闸运行安全的问题,采用有限元方法建立温州某深厚软土地基上水闸整体模型,土体采用Drucker-Prager本构模型并考虑土体蠕变法则,研究变位产生的原因以及闸侧连接空箱对翼墙及桩基础位移的影响。结果表明,采用连接空箱过渡水闸与堤防之间的地基,改善了水闸桩基础的受力,有效控制了翼墙的位移;合理的空箱尺寸不仅可以有效抑制翼墙与闸室间变形缝的开展,并且可以避免因空箱设置过大而造成的工程投资浪费。