考虑冻土与结构相互作用的梯形渠道冻胀破坏弹性地基梁模型

假定渠基冻土为服从Winkler假设的弹性地基,提出一种针对开放系统混凝土梯形渠道的衬砌冻胀力分布计算方法。基于弹性地基梁理论引入与冻胀变形成比例的附加项来反映衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,导出考虑冻土与衬砌结构耦合作用的冻土地基梁挠曲线微分方程。基于此,对现浇混凝土梯形渠道底板和坡板分别建立冻胀模型,并结合边界条件对方程求解获得渠道底板和坡板挠度和内力的解析表达式,进而建立了基于衬砌冻胀位移计算的渠道衬砌冻胀破坏判断准则。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型,对衬砌各点冻胀位移进行了计算,并与材料力学方法的计算结果及原型观测值进行了对比分析。结果表明,本文方法由于考虑了衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,冻胀位移计算结果均较材料力学方法小,且与观测值更加符合。研究结果可为现浇混凝土梯形渠道的抗冻胀设计提供参考和理论依据。     

考虑冰盖生消和冰-结构-冻土协同作用的渠道弹性地基梁模型

冰-冻破坏是寒区冬季输水渠道结构破坏的主要原因,而目前尚缺乏准确的分析方法和评价准则.本文从冰盖生消过程中结冰初期、流冰期和封冻期3个阶段衬砌结构冰冻破坏机理出发,考虑在冰-结构-冻土协同作用下,基于弹性地基梁Winkler理论推导了衬砌结构的挠曲线微分方程,分别建立了3个阶段衬砌结构的冰冻破坏力学模型,并结合相应荷载...     

罗贡水电站坑道围岩稳定性鉴定和隧洞衬砌计算

苏联国家建设委员会地基和地下建筑科学研究院详细地制定了鉴定坑道围岩应力状态、稳定性以及静荷载与地震作用下隧洞衬砌应力的计算方法。根据这些方法编制了电子计算机程序,可供设计单位从事实际计算时使用。本文列举了利用这些方法为罗贡水电站隧洞开挖和衬砌所作的一些计算成果。 (一)考虑岩体初应力主轴因岩层倾斜而呈倾斜状态时,坑道周围非弹性变形区假定边界的确定。本文将坑道围岩内应力不符库伦—摩尔(Mopa)强度条件的区域称为非弹性     

罗贡水电站坑道围岩稳定性鉴定和隧洞衬砌计算

苏联国家建设委员会地基和地下建筑科学研究院详细地制定了鉴定坑道围岩应力状态、稳定性以及静荷载与地震作用下隧洞衬砌应力的计算方法。根据这些方法编制了电子计算机程序,可供设计单位从事实际计算时使用。本文列举了利用这些方法为罗贡水电站隧洞开挖和衬砌所作的一些计算成果。 (一)考虑岩体初应力主轴因岩层倾斜而呈倾斜状态时,坑道周围非弹性变形区假定边界的确定。     

考虑接头影响的盾构法隧道衬砌管环力学模型

回顾并总结了国内外学者对侧向地层抗力分布的研究.考虑接头和侧向地层抗力分布变化对盾构隧道衬砌内力和位移的影响,建立了改进的弹性铰管环结构力学模型,同时应用结构力学力法原理,推导出土压力、静水压力、竖向地基抗力、侧向地层抗力变化分布、管环自重5种荷载共同作用下管环内力的解析解.通过工程实例分析表明,采用推导的计算模型得到的计算结果与惯用法和数值方法计算的结果吻合较好,改进的力学模型是合理的.     

基于ANSYS的尾调室衬砌结构有限元分析

文中以某水电站引水系统中尾调室作为研究对象,利用通用有限元程序ANSYS对尾调室衬砌结构进行线弹性分析.通过对尾调室衬砌结构三维有限元模型在最不利工况荷载作用下进行计算分析,得到其不同部位所受弯矩的分布规律.根据有限元分析结果,尾调室衬砌结构在考虑位移支座的情况下,弯矩极值较小,能满足承载力要求,所受弯矩由顶板到底板逐...     

后张预应力圆形隧洞衬砌纵向应力计算

隧洞后张预应力衬砌施工过程中,因张拉锚索挤压衬砌环产生环向预压应力,同时,还会在衬砌环中产生纵向拉应力,若处理不当,其值较大,可以使衬砌发生环向裂缝,应予重视.提出等效弹性地基梁算法,用以计算薄壁圆筒的纵向内力、应力和变形,适于手算和电算,可供工程应用;通过对不同张拉方案计算结果的分析,提出减小纵向应力,保障安全应用的建议.     

高拱坝水垫塘反拱底板衬砌结构的非线性静力分析

本文利用Ansys程度对高拱坝水垫塘衬砌结构进行了全过程计算。在止水结构未破坏以前，衬砌块结构可以看作是作用在弹性地基上的板，利用点-线接触单元模拟水垫塘衬砌块结构之间的接缝以及衬砌与基岩的接触，并对衬砌块与拱端支座的连接形式进行了研究；在止水结构破坏后，衬砌块结构下部受到方向向上的脉动压力和进均压力，拱的作用表现出来，并且衬砌块与基岩之间的锚固钢筋开始作用，这时的结构可看作是一种“反吊拱”。本文利用弹簧单元模拟衬砌块与基岩之间的钢筋进行计算，得到一些用于指导水垫塘设计的结果。     

有限深弹性地基上框架内力的计算方法

计算坐落在可压缩层或持力层深度有限的弹性基础上的框架结构，需考虑超静定结构和有限深地基的弹性关系，且在计算过程中需计入地基两侧对称或非对称的边荷载作用，计算时采用有限深弹性地基理论和超静定框架内力的计算方法，使计算模型更接近工程实践．     

寒区预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型

基于Winkler弹性地基梁理论及有限杆单元的思想,以单块预制板为研究对象构建其挠曲线微分方程并求解;在此基础上,考虑冻土-结构接触界面及预制板间填缝处的协调变形与相互作用,引入端部边界条件及板间连续性条件,同时砂浆填缝处弯矩为零,将多块预制板联系起来,构建预制混凝土衬砌梯形渠道弹性冻土地基梁模型。再由切向静力平衡条件导出切向控制方程并求解,最终获得衬砌板各截面法向冻胀位移与切向位移的解析表达式。以新疆北部某梯形渠道为例,对衬砌各截面法向冻胀位移、切向位移、接触面法向应力、切向冻结力及上表面应力进行计算。结果表明：本文模型计算的法向冻胀位移与观测值符合良好,与弹性支承法、杆系有限元法计算结果相比更接近观测值。上表面应力估算的易开裂范围与实地调查结果基本相符,表明了模型的合理性。由于存在不连续断面即砂浆填缝,衬砌板法向冻胀位移、接触面法向应力、截面弯矩和上表面应力均存在一定的起伏,出现正负交替现象。顶推力作用下坡板各截面均存在切向位移,且自坡脚向坡顶非线性减小,在坡顶达到最小值。     

用直接确定积分常数法解算弹性基础圆拱直墙结构的内力

一、前言弹性基础圆拱直墙结构(如圈门形衬砌、水工隧洞分岔段衬砌的简化计算图式等等)的内力解算,现时采用位移法、力法或用它们的混合法进行;这就必须预先算出弹性基础圆拱和弹性基础梁的形常数,载常数或者单位变位和载变位。而这些形、载常数及变位的计算,特别是对于弹性基础圆拱结构这一部分,涉及较多的和较为复杂的算式,计算起来颇为麻烦。笔者提出,就像解一个单纯的弹性地基圆拱结构或弹性地基梁一样,利用边界条件和梁、拱间结点的连续性条件,直接确定弹性基础圆拱直墙结构中圆拱和直墙微分方程积分式     

高压引水隧洞衬砌配筋简化算法

国外规范一般采用弹性力学方法进行引水隧洞衬砌结构设计,虽考虑了部分外水压力,但仍基于不透水衬砌设计,按照面力理论计算,这将会导致过高的配筋量。实际工程中,在高内水压力作用下,衬砌已发生开裂,运行期内水外渗,检修期外水也将沿着裂缝渗入洞内,采用面力理论已不能反映内外水的相互作用,更难真实地模拟隧洞与围岩介质中稳定的渗流场。文章采用开裂设计方法,通过考虑渗流作用,总结出一套适用于高水头电站衬砌非线性计算的简化算法。     

地基材料对重力坝动力损伤特性影响研究

以Koyna重力坝为例,分别建立坝体-地基整体塑性损伤模型、坝体损伤-地基线弹性模型及坝体损伤-地基弹塑性模型,从坝体损伤分布及坝体损伤耗能两个方面出发,研究不同地基材料对坝体动力损伤特性的影响。研究结果表明,若仅考虑坝体的塑性损伤,而地基为线弹性或弹塑性材料,震后除在坝体折坡处出现贯穿上下游的裂缝外,坝踵部位的混凝土也会出现损伤开裂,若同时考虑坝体地基的整体损伤,坝踵部位混凝土不会出现损伤开裂现象;考虑地基线弹性时,坝体产生的损伤耗散能要远大于其余两种模型;考虑地基弹塑性时,坝体产生的损伤耗散能略大于考虑地基塑性损伤下的坝体损伤耗散能,说明考虑地基塑性损伤时计算出的坝体损伤程度最小,地基弹塑性其次,地基线弹性时计算出的坝体损伤最为严重。     

埋藏式调压井环向力计算的探讨

调压井衬砌用数解法进行力学分析时,大都应用“调压井衬砌”一书中所介绍的方法。近年来各新编有关教材,多引用该书所介绍的计算原理。实际工程的井筒衬砌厚度介于薄型与厚壁结构之间计算证明:在内水压力作用下调压井井筒环向力的计算,应用弹性地基上薄壁园筒计算成果与较为精确的计算方法相比较,不管对于薄壁或厚壁结构都将有较大的差异。为此,根据力的平衡变位协调,提出     

穿黄隧洞预应力衬砌结构三维非线性有限元分析

采用考虑接触问题的三维非线性有限元方法,对穿黄隧洞预应力衬砌结构进行计算分析。计算中考虑了内、外衬之间的接触,以及地基抗力对结构的作用,并对荷载施加过程和锚具槽施工过程进行了模拟。计算结果表明,预应力衬砌因锚索张拉挤压产生环向预压应力,同时,在衬砌环中还产生纵向拉应力。有资料分析某隧洞仿真模型预应力张拉试验中衬砌出现的环向裂缝,就是纵向拉应力超限所致。通过数值方法,分析引起纵向拉应力的主要因素,可供类似工程结构参考应用。     

穿黄隧道双衬砌结构平面非线性有限元分析

针对穿黄隧道盾构双衬砌结构特点,采用MARC软件进行考虑接触问题的平面非线性有限元法计算分析.计算中模拟了3重接触:外衬与地基抗力单元之间的接触;外衬管片间的接触;内衬和外衬之间的接触.同时模拟了内、外衬施工过程和荷载施加过程,得出了衬砌结构变形的基本规律和结构细部应力特征,为盾构法隧道的衬砌设计提供参考.     

施工期混凝土进料线交通洞衬砌温度应力分析

利用弹性地基梁温度应力计算理论,分析得到交通洞混凝土衬砌开裂的主要原因是温度应力。低温季节,衬砌混凝土水化热降温阶段加强表面保温,可有效地降低温度应力;高温季节,降低混凝土的浇筑温度是一项十分有效的温控防裂措施。     

中小型水电站大坝过水通道弹性地基框架分析方法

本文提出的弹性地基框架分析方法特点如下：１、弹性地基使用一些底部固定于刚基上的弹性柱模拟；这些柱与框架一起形成一个新的框架结构体系，该体系用有限杆元法求解。２、可以反映弹性地基深度对框架变形和内力分布的影响。３、分析结构时可以一并考虑结点刚性段的影响和杆件由弯曲、拉或压以及剪切引起的变形作用。     

调压井结构分析程序

一、程序功能本程序用于pc-1500计算机。本程序用于计算调压井衬砌的内力和变位。考虑了下列荷载作用的情况: 1.内水压力; 2.外水压力; 3.岩石或填土的侧压力; 4.井壁围岩灌浆压力; 5.井壁温度均匀降低。本程序也可用于浅埋园形水池的结构分析。二、计算原理和程序编制说明调压井的结构主要可分为:①井壁:往往是埋设在基岩中的钢筋混凝土园筒;②底板:是一块放在弹性地基上的环形板。因此,调压井结构分析基本上可以看成是基础园筒和基础环形板的组合计算问题。本程序     

考虑底面摩阻效应的弹性地基梁微分算子级数法

假定地基为具有切向和法向反力的弹性支承体,考虑弹性地基梁的纵横向耦合变形,根据弹性力学基本原理,从梁体微段分析出发,结合小变形条件下梁体几何方程和线弹性本构关系,导得考虑摩阻效应时关于法向位移和切向位移的微分方程组：在此基础上利用微分算子级数法对微分方程组进行求解,得到考虑纵横向耦合变形和底面摩阻效应时地基梁法向挠度和切向相对位移计算公式。最后对一个地基梁实例进行了计算分析,并对摩阻效应进行了讨论。结果表明,微分算子级数法解答能有效地考虑地基梁纵横向耦合变形特征和底面摩阻效应。