松软地基节制分水闸整体结构稳定性模拟分析

以新疆乌苏市车排子中型灌区石桥干渠松软地基分水闸建设为例,通过数值模拟手段,分析闸室地基整体结构在不同工况条件下沉降位移、应力分布情况。分析结果表明:分水闸整体沉降位移量较小,沉降变形较为均匀;闸室结构受力以压应力为主,仅局部出现拉应力,施工设计中应着重对此区域进行补强;闸室结构在不同工况下应力均小于闸室与地基极限强度,判定闸室结构安全性良好。     

基于ABAQUS复杂闸室结构的有限元分析

闸室结构复杂时,简化对结构应力计算影响较大,利用ABAQUS建立模型计算结构应力可以减小简化对结果的影响。以底板结构中空的某节制闸为例,对其进行有限元仿真分析,计算水闸在正常蓄水位工况时的应力与变形。根据计算结果可知,水闸在正常蓄水位工况时的安全状况良好;闸墩支座部位的应力较大,特别是在不利工况时;地基土层软且分布不均匀,翼墙处位移较大。     

节制分水闸设计与稳定计算

节制分水闸设计与稳定计算在灌区续建配套与节水改造工程中较为关键,文章针对工程特性,进行了闸室基底应力的计算、闸室设计工况与稳定性计算,结果表明,闸室设计遇到问题较多,为平衡地基应力并提高闸室抗滑安全系数,可以采用加大闸底板横向尺寸,也可以采用其他可行方式,但是必须充分考虑地下水位上升对闸室基底稳定所带来的影响。     

胥口水利枢纽节制闸不均匀沉降的特性分析

由于节制闸的自重及其地基基础和闸室上、下游水位的变化,胥口水利枢纽节制闸存在垂直位移现象。根据节制闸沉降观测的特点,提出节制闸垂直位移观测的设计方案,通过垂直位移观测数据分析节制闸不均匀沉降的特性。     

小塘水电站闸坝及桩基础的变形特性研究

桩基础是砂卵石地基闸坝的主要承载方式,闸坝及桩基础的变形特性直接影响到工程的安全性。结合小塘水电站闸坝工程,采用D-P非线性弹塑性本构模型及三维有限元法分析了典型工况下闸坝及桩基础的三维应力场和位移场,分析了结构的稳定性,揭示了闸坝区应力分布情况及变形规律。研究结果表明:运行工况下的闸室结构和灌注桩的位移值和应力水平比完建工况下的位移明显增大;在完建工况和运行工况下,闸室结构和地基的大部分区域处于压应力状态,且处于弹性状态;从应力水平、位移量值及塑性屈服区分布情况表明,小塘水电站闸室及灌注桩整体结构是稳定的。但在闸室的底部、灌注桩的两端部位存在一定的应力集中现象,建议进行适当的加固处理。研究成果可供类似工程参考。     

基于ANSYS有限元分析下某小型水闸安全稳定性研究

利用ANSYS有限元分析平台,建立数值分析模型,获得了三种工况下水闸整体位移最大值出现在洪水期,位于闸室顶部两侧边墙,达69.824mm;水闸最大沉降量为69.920mm,满足水闸结构设计沉降要求。获得了运营期水闸第一主应力、第三主应力特征参数的最大拉应力、最大压应力值分别是三工况中拉应力、压应力最高值,分别为0.768MPa、3.081MPa,满足C30混凝土强度设计要求。获得完造期、运营期、洪水期三个工况下闸室与地基间抗滑安全系数,分别为∞、11.45、42.78,均处于安全设计合理区间内。论文为小型水闸类水工结构安全稳定性分析提供一定的参考依据。     

打鼓滩水电站闸坝三维有限元变形应力分析

砂卵石层级配不均,透水性强,厚度变化较大,且河床中往往有砂层夹层分布,在这种地基上修建闸坝有必要进行渗流稳定与结构稳定的安全性分析。以坝址覆盖层为砂卵石层的打鼓滩水电站为例,采用D-P非线性本构模型,进行三维有限元数值模拟计算,重点研究了河床覆盖层上闸室与闸基在各典型工况下的应力及变形。计算得出,闸室变形量和不同坝段间的位移差较小,满足规范要求;闸室结构应力大部分表现为压应力,只在局部存在应力集中现象,但应力值在规范允许范围内,地基承载力和地基沉降也满足规范要求。     

南水北调中线安阳河倒虹吸节制闸地震响应

为了避免地震引发闸室结构共振,保证节制闸的安全运行,选用振型分解反应谱法,考虑流固耦合、启闭机室、工作桥、检修桥以及交通桥对闸室振动特性的影响,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,对南水北调中线安阳河倒虹吸节制闸在地震激励下的振动特性及应力应变情况进行了分析。结果表明:流固耦合对闸室在有水工况下的自振特性影响较大;当发生地震时,挡水工况的闸室应力状态最为不利。     

基于修正E-B模型的高闸坝静动力分析

以西部某水电站闸坝为研究对象,首先对E-B模型进行修正,利用APDL语言二次开发非线性E-B本构模型并验证其合理性,然后采用三维非线性有限元法和动力时程分析法,对闸室坝段典型工况下的静动力特性进行研究。结果表明:二次开发的E-B本构模型合理可靠,能够模拟砂卵石覆盖层材料的非线性特性。正常挡水工况下闸室坝段出现不均匀变形,闸室坝段位移以铅直向位移为主,底板和胸墙局部出现较大拉应力。地震工况下,闸室坝段动附加位移以顺河向为主;最大动压应力和最大动拉应力均出现在胸墙处。典型工况下闸室坝段静、动抗滑稳定性均满足规范要求。     

基于有限元的某节制闸安全复核

以新疆某水闸为研究对象,建立ANSYS有限元数值模拟模型,分析在不同工况下的水闸沉降变形和应力分布特征。计算结果表明,闸室地基最大沉降差为1.3 mm,沉降量在20.0～21.5 mm范围内,沉降变形满足要求;最大主拉应力主要分布在底板面层门槛,超过允许值,通过复核,配筋率满足要求。经过数值模拟分析,闸室稳定性满足要求。     

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。     

基于ABAQUS的复杂泵房结构三维数值模拟

基于有限元软件ABAQUS,对某电灌站泵房筒体及进口控制闸整体结构进行了三维有限元数值模拟。结果表明:泵房筒体竖向全部受压,水平向应力在四边墙角外侧处较大,中部处较小。完建工况下,泵房底板边缘处基底应力过大,但其分布范围很小,集中在底板边缘的角点位置;底板中间较大区域内基底应力分布均匀,且值较小;建议对边缘地基进行强化处理,以达到主体结构对基底的强度要求。泵房基础边缘部位基底应力分布不均,可能会导致基础产生不均匀沉降。应减小泵房两侧的回填土高度,增加拉应力较大部位的配筋量,加强对泵房底板沉降、水平位移、基础受力、渗透压力等方面的监测。     

农业灌区内某水库泄洪闸闸室结构静动力特征分析研究

针对某农业灌区泄洪闸闸室静、动力稳定性问题,利用ANSYS建立三维模型,并计算闸室结构在有水、无水工况下静力动力特征。研究了静力荷载下无水工况最大沉降位8.99cm,有水工况下相比降低了20.6%,无水工况下最大拉、压应力为1.56 MPa、2.46 MPa,有水工况下最大压应力降低了18.7%,最大拉应力为1.55MPa,拉应力均位于闸门槽处,两工况下为移与应力均满足静力荷载要求。获得了自振频率、反应谱值、自振周期分别与计算阶次之间关系,研究了各阶次下振型分布均以闸室底板中线为轴线对称式分布,高阶次下为多组合变形振型,低阶次下以平移、扭转等振动振型为主。分析了动力荷载作用下,有水工况下X向位移比无水工况高了近2个量级,有水工况下最大拉应力为1.59MPa,高于静力作用下拉应力,易对水闸造成失稳破坏,但该水闸动力荷载应力值仍处于安全允许范围。论文为研究水闸等水工结构静力、动力问题提供一定参考。     

土卡河水电站厂房坝段应力应变研究

采用数值模拟方法,对土卡河水电站厂房坝段整体混凝土结构及重点部位(进水口、蜗壳、尾水管)和大坝基础进行了应力应变研究.结果表明:坝顶向下游最大位移1 250cm,坝顶最大沉降1 128cm;地震工况下坝趾出现-0 818MPa的拉应力,坝踵在工况6下出现拉应力;蓄水工况下,进水口底部、蜗壳底部、尾水孔周边均存在极值约为-0 5MPa的拉应力.     

岸墙后趾下灌注桩对高填土边载荷的影响

本文以耿楼枢纽工程为例,借用MIDAS GTS NX软件就岸墙后趾下灌注桩对高填土边载荷的影响进行数值模拟研究,全面分析岸墙后趾下是否设置灌注桩两种条件下闸室、岸墙的水平位移和竖向位移。研究结果表明岸墙后趾下设置灌注桩能够有效减小闸室、岸墙沉降量,减弱不均匀沉降程度并降低闸室、岸墙后倾风险。     

导流洞进口闸室有限元分析及应力配筋

为研究应力配筋在闸室上的应用,对某电站导流洞进口闸室进行了三维有限元计算.有限元计算采用ANSYS软件,建立完整的闸室及地基模型,详细分析了闸室在三种工况下的应力和位移.选取三种工况下闸室主拉应力最大的工况来进行配筋计算,分别在顶板、边墙和底板上选取受力方向上拉应力最大的断面,根据断面上节点最大拉应力值计算受力方向的配...     

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。     

复合土工膜在引黄闸防渗中的应用

涵闸底板与铺盖连接处易产生不均匀沉降,导致黏土防渗体破坏,危害涵闸及大堤安全。复合土工膜与黏土铺盖组合结构抵抗变形能力强,可作为闸室底板与闸前铺盖间防渗体。以山东杨集引黄闸为例,建立涵洞式水闸三维模型,在平衡地应力后,对闸室底板施加实测位移荷载,研究实际沉降条件下复合土工膜的应力变形规律。计算结果表明:复合土工膜最大应力均出现在底板底部拐角处,纵向最大拉应力为4.30 MPa,横向最大拉应力为3.54 MPa,小于土工膜的允许抗拉强度,可满足工程应用要求,其变形规律依附于闸基的沉降,纵向位移与闸基沉降基本相等。针对直角拐角处应力集中现象,可在横、纵向折叠铺设土工膜,以减小拉应力。     

无锡市张巷浜节制闸改造工程结构计算浅析

本文从改造工程概况、闸底板结构计算、闸室稳定计算三个方面对张巷浜节制闸改造中的结构计算进行分析。根据单宽板条平衡条件,推求不平衡剪力;依据剪力分布,采用积分法确定闸墩和底板剪力分配系数。针对性计算均布荷载、集中荷载、边荷载,核定闸室底板弯矩。依据《水闸设计规范》(SL 265—2001)要求,确定闸室稳定计算条件,列举地基应力、应力不均匀系数、闸室抗滑稳定系数、闸室抗浮稳定系数等计算方法。本文论证了节制闸改造工程的典型计算方法,阐明了计算过程,以期为类似节制闸改造提供借鉴。     

双河水电站闸坝变形应力研究

考虑双河水电站深厚覆盖层及古坐落体地基问题,采用D-P非线性弹塑性本构模型及ANSYS三维有限元软件计算典型工况下三维应力场和位移场,分析结构的稳定性,揭示闸坝区应力分布情况及变形规律。计算得出:4种工况下的变形及应力规律一致,其中完建工况变形及应力水平最大,其次为正常蓄水位工况,然后依次是校核洪水位工况和设计洪水位工况;各工况下闸坝变形量和各坝段间变形差均较小,且与实际监测资料较吻合;各工况下闸坝各向最大正应力和主应力均较小,且闸基绝大部分为压应力,最大压应力小于地基允许承载力;闸室结构变形和应力符合设计要求。