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。     

两种锚固型式下大推力预应力闸墩有限元分析

由于泄水量的增大、工作水头的提高以及泄水孔尺寸的不断扩大,预应力技术成为改善大推力弧门支撑结构应力状态的有效途径。在典型工况下采用三维有限元方法,分析对比工程中常见的交叉式和平行式布置预应力主锚索条件下闸墩颈部应力状态。结果表明:两种锚索布置都能极为有效的改善大推力闸墩颈部的受力状态,其中交叉式主锚索更能降低闸墩颈部的拉应力,确保弧门的安全运行。     

不同U型锚索布置对预应力闸墩应力与变形的影响

针对如何选用白鹤滩底孔预应力锚索布置方案,采用三维有限元子模型方法对不同U型预应力锚索布置方案下的白鹤滩6#底孔闸墩进行应力和位移分析,初步拟定了两种预应力锚索布置方案。综合比较两种方案下典型剖面及典型剖面上的特征点应力变形情况,判断不同预应力锚索布置方案下闸墩结构的安全性。研究结果表明:对于两种不同的锚索布置方案来说,闸墩与大梁结构的应力与位移均未出现不连续和突变,符合工程经验与应力标准,且方案1的安全性能略优于方案2。其研究成果可为布置锚索的大推力预应力闸墩设计提供参考。     

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。     

溪洛渡高拱坝深孔预应力次锚索优化研究

溪洛渡拱坝深孔闸墩结构复杂,出口悬臂长24.7 m,承受水推力达81 283 kN,需在闸墩悬臂上布置预应力锚索以满足强度要求,除环形主锚索外,次锚索的布置对支铰大梁的应力影响也十分显著。参考以往工程经验,溪洛渡深孔闸墩拟定了2排次锚索、总锚应力26 500 kN和3排次锚索、总锚应力39 000 kN两种次锚索布置方案,以最大拉应力为控制标准,采用三维有限元法对这两种方案下支铰大梁运行期的应力状态进行了对比分析。计算结果表明:相比方案一,方案二中大梁拉应力量值和范围都显著减小,拉应力极值由-3.3 MPa降至-1.7 MPa,大梁跨中剖面的受拉面积由10.603 m2降至5.516 m2。可见,方案二大梁受力状态更好,符合设计要求。     

预应力闸墩结构体系优化设计分析

为确保预应力闸墩结构的正常安全运行,有必要对其应力和变形性态进行了解和把握,并在此基础上进行优化分析,以节约成本,改善结构性能。结合某水电站溢流坝预应力中墩结构,运用大型有限元分析软件ANSYS对其进行了三维线弹性计算,重点分析了各典型工况下闸墩关键部位的受力情况。通过不同荷载对闸墩颈部受力的影响分析可知,闸墩主要受自重、弧门推力及锚索预应力作用。通过对两种锚块混凝土强度C35和C40的计算分析可知,单纯提高锚块混凝土强度对于改善闸墩颈部受力效果不明显。通过对锚块底部与闸墩采用整体式连接和分离式连接两种方案进行对比计算可知,分离式连接对于正常蓄水双侧弧门关闭工况下颈部的受力比较有利,但对于单侧弧门推力作用工况则不利。     

预应力锚固闸墩有限元分析研究

应用大型通用有限元软件ANSYS,对某工程拱坝底孔的外伸悬臂式预应力闸墩进行了三维有限元计算,通过与无预应力闸墩结构对比,分析了由于上下游悬臂和闸墩预应力锚索的布置对坝体应力的影响,表明上、下游悬臂对坝体泄水孔进、出口侧壁应力影响较大,预应力的施加改善了闸墩和大梁的应力状态,但对预留竖井周围的应力分布影响较大。     

U形锚索在预应力闸墩上锚固效果的影响因素研究

基于有限元分析Ansys软件,采用非线性接触单元模拟锚索与钢套管两者之间的接触传力。分析在U形预应力锚索锚固方式下,锚索半径、锚索中心角对预应力闸墩应力分布的影响规律,为闸墩的结构设计和锚索布置提供依据。     

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。     

溢流表孔预应力边墩三维有限元静动力分析

为研究某电站溢流坝段边墩预应力结构在施工和运行中的安全性,本文运用ABAQUS有限元分析软件对边墩进行静动力分析,计算三种典型工况下边墩的应力变形规律。结果表明,闸墩预应力效果明显,位移应力分布符合一般规律。虽然局部几何突变区域拉应力超出了混凝土的设计强度,但在深度方向上范围较浅,可通过布置非预应力钢筋限制裂缝的开展。颈部等关键部位的应力成果可按《水工混凝土结构设计规范》规定的应力标准进行评价,使目前常用的有限元分析法在一定程度上与现行规范相配套,为预应力闸墩设计分析提供依据。     

静动力荷载工况下水利枢纽工程中闸墩及锚索结构应力特征研究

为研究水电站枢纽工程闸墩与锚索结构在不同工况下应力特征,利用仿真计算平台获得静力与地震动力荷载下水工结构应力分布特征.静力工况下,闸墩最大拉应力以顶面、下游面较显著,而闸墩颈部以受压为主;锚固洞顶、底面最大拉应力均以Y向最大,且超过材料安全允许值,锚固洞顶、侧面受拉较小,最大拉应力仅为0.7 MPa,下游面处于受压.地...     

锚索索力损失对预应力闸墩动态特性的影响

某水电站泄洪闸采用大吨位预应力闸墩承受弧形闸门支臂传递的巨大水推力,通过近2 年的闸墩锚索 拉力监测发现,锚索张拉力损失部分超过15%,并尚未收敛,且闸墩在宣泄洪水过程中曾出现过强烈振动现象. 为进一步明确锚索拉力损失是否对闸墩动态特性(包括模态特性、动位移与动应力特性)产生影响,建立了闸墩 -基础-锚索整体有限元模型,通过制作闸墩水力学模型并采用力传感器测量作用于闸墩上的整体面荷载,获取 不同运行工况下的闸墩整体水动力荷载时程线,以此为有限元模型输入荷载进行闸墩动态响应计算,分析了泄 洪闸预应力闸墩主、次锚索不同索力损失对闸墩的动态特性的影响,研究成果可为工程安全运行提供重要 参考.     

预应力闸墩设计相关技术问题的调研与探讨

参考相关文献调研资料,结合近年来预应力闸墩设计工程实践经验,对预应力闸墩设计中的相关热点、难点问题进行调研与探讨,重点探讨了锚索预应力损失大小及锚索吨位确定、闸墩颈部应力控制标准、锚索布置、如何有效减少颈部应力等问题,并首次明确提出预应力闸墩结构运行期防护的问题。     

基于有限元法的水电站预应力闸墩应力变形分析

某大型水电站中墩溢流表孔的弧形工作闸门在正常蓄水位时承受巨大水推力,根据规范和工程经验采用预应力钢筋混凝土结构型式,通过建立三维有限元模型进行计算分析,比较闸墩预应力情况下三种典型工况的受力性能。结果表明：闸墩结构具有相当的刚度;应力分布符合一般规律,预应力体系布置合理。     

竖井对拉式和U形预锚闸墩之应用研究

针对某个实际工程支承结构为深梁式闸墩的预应力锚固体系设计计算,基于三维有限元方法研究了不同工况下竖井对拉式和U形锚固两种预应力锚固型式闸墩应力分布规律,详细分析了两种锚固方式下的对锚固区、大梁、闸墩以及坝体等特征部位的影响状况,得出各自锚固方式的优势和不足,最后提出关于预锚闸墩设计方面几点探索性的认识,以供同类工程参考和类比。     

芙蓉江角木塘水电站表孔预应力闸墩设计浅析

结合角木塘水电站表孔闸墩设计情况,对其结构尺寸、应力分布以及锚索布置和用量的合理性进行分析,通过闸墩三维有限元实体模型进行辅助验算。结果表明,该闸墩采用预应力结构可改善闸墩的应力状态和变形,同时降低了工程造价,并保证工程安全运行。     

某预应力泄洪排沙闸室有限元分析

泄洪排沙闸墩的稳定对整体闸室的稳定起决定性作用。通过建立闸室整体三维有限元模型,对某预应力闸室结构和无预应力闸室结构进行模拟计算。计算结果对比分析得出,预应力对该闸室混凝土大梁和闸墩结构的主拉应力有明显减小的效应,这有利于增强结构抵抗拉应力的能力;通过对预应力锚索的敏感性分析,得出不同吨位下的结构应力变化情况。     

基于三维非线性有限元分析的某水电站预应力闸墩锚索布置方案

某水电站泄洪闸预应力闸墩施工过程中,由于施工原因造成右边墩锚块底部高程较设计高20 cm,造成底部预应力锚索中心距底部仅18 cm;为保证溢洪道安全运行,对右边墩锚索布置方案进行了调整。应用大型结构计算软件ADINA分析了3种方案情况下右边墩的应力应变情况;综合锚块、锚固洞等部分的应力特征,选定底部锚索锁定吨位保留原设计值的50%、顶部增加1根预应力锚索的布置方案。研究成果为工程设计方案变更提供了重要依据,避免了拆掉、重建预应力闸墩的方案,为保证工程节点进度起到了重要作用;同时对其他工程预应力闸墩设计具有重要参考意义。     

三河口拱坝底孔闸墩预应力锚索布置方案设计研究

三河口拱坝底孔是高水头、工作闸门承受大推力和出口闸墩为大悬臂的复杂受力结构,闸墩采用预应力结构,较大改善了闸墩的受力条件及应力状态。通过ANSYS三维有限元计算分析,对闸墩锚索的布置参数、张拉顺序、应力影响范围以及相互影响进行分析、评价,确定锚索布置的设计方案,并进一步对选定方案研究,验证设计方案的合理性。该研究成果将为类似深底孔设计及闸墩大悬臂结构高拱坝的应力分析提供一定参考依据。     

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