西龙池抽水蓄能电站蜗壳结构三维有限元计算分析

本文应用三维有限元方法,对西龙池抽水蓄能电站整体蜗壳结构在不同充水保压值K1情况下的应力状态进行计算分析。结果表明,充水保压值K1的大小对蜗壳外围混凝土的应力状态有重要影响,蜗壳外围混凝土中沿蜗壳断面的环向拉应力是控制应力,其数值随着蜗壳断面直径的减小及距蜗壳表面距离的增大而减小,最大环向拉应力出现在蜗壳与进水钢管相接断面的顶部;沿蜗壳轴线方向的应力为相对均匀的拉应力,最大拉应力出现在外围混凝土厚度最薄的部位。在对蜗壳应力状态和运行特性进行分析的基础上,提出合理的充水保压值K1。     

三峡右岸电站主厂房结构的振动应力分析

结合三峡右岸电站某机组段建立三维数值计算模型,考虑直埋式蜗壳外围混凝土的拉伸软化和损伤特性。重点分析蜗壳外围混凝土在内水压力等静荷载和脉动压力作用下的损伤及其演化;混凝土损伤后,电站厂房在脉动压力激励下,各部位混凝土结构的振动应力峰值;同时还对流道系统金属结构,在长期承受脉动压力作用下的抗疲劳性能进行了初步探讨。结果表明：脉动压力引起蜗壳结构外围混凝土的损伤指标、损伤区域的变化均比较小;蜗壳结构外围混凝土发生损伤后,混凝土结构的振动应力表现为上部结构较小,下部结构振动反应较大,且总体水平较低,对混凝土动力强度复核的影响不大;在长期的脉动水压力作用下,该机组段流道系统金属部件的动应力幅值较小,不会发生疲劳破坏。     

直埋蜗壳钢衬厚度减薄研究

本文对不同厚度钢衬下的直埋蜗壳结构进行了三维非线性有限元分析。结果表明:钢衬厚度减薄后,钢树自身等效应力、外围混凝土的拉应力及开裂范围并没有明显增大,即使在甩负荷工况下,减薄后的钢衬最大等效应力仍然远小于其屈服强度,其最大应力只有屈服强度的五分之一,钢衬的承载潜力并没有发挥出来,钢衬厚度可以适当减薄。此外,还对直埋蜗壳结构进行了超载分析,得到了外围混凝土裂纹的产生和发展过程。     

水电站蜗壳弹性垫层作用的简化计算

在水电站钢蜗壳上半圆铺设弹性垫层 ,钢蜗壳、弹性垫层和外围混凝土就构成了复合结构。本文基于压力钢管的工程实践 ,采用弹性力学圆桶公式 ,简化出钢蜗壳、垫层和混凝土相互作用的计算模型 ,推导出垫层的厚度弹模比与内水压力外传比例的关系公式 ,并用工程实例加以验证。结合小浪底水电站的蜗壳垫层 ,计算了外传内水压。介绍了垫层的施工要求     

大比尺钢衬钢纤维自应力混凝土圆形管道在内水压下的性能试验研究

本文通过模型实验，研究钢衬圆形压力管道的外包钢纤维自应力钢筋混凝土在内水压力作用下的性能，包括荷载-变形曲线，管道的开裂和极限荷载以及裂缝宽度，内水压与钢衬、钢筋、混凝土的应力关系等，并结合试验结果对这种管道的适用性进行分析。实验结果表明，钢纤维自应力混凝土能够显著地提高管道混凝土的开裂荷载，能够达到普通管道的2～3倍；钢纤维和自应力管道外包混凝土的裂缝宽度都有减小的作用。     

河床式水电站混凝土蜗壳抗裂和限裂研究

结合某河床式水电站工程实际,对混凝土蜗壳结构进行了三维非线性有限元分析,探讨了钢纤维混凝土、环氧砂浆等材料在蜗壳抗裂和限裂方面的作用。研究表明:混凝土蜗壳虽承受水头不高,但孔口尺寸较大,在蜗壳顶板、底板与边墙相交处、机墩等部位易发生开裂;对规模较大的混凝土蜗壳,采用高强混凝土或钢纤维混凝土可减轻混凝土损伤,但抗裂效果并不显著,且带来水化热较大、施工工艺复杂等问题,可根据实际情况选择强度较低的混凝土,限制结构裂缝宽度在允许范围内,并做好防渗措施;在蜗壳混凝土内表面设钢衬或环氧砂浆涂层均是有效的防渗措施,亦可承担部分荷载,有助于控制裂缝宽度,但环氧砂浆存在老化、脱落等问题,耐久性低于钢衬。     

水轮机蜗壳不同埋设方式的座环受力特性研究

基于接触非线性理论,考虑蜗壳与垫层及外围混凝土的接触滑移,对三种典型埋设方式的蜗壳结构进行三维有限元仿真分析,主要研究座环结构的受力特性.计算结果表明,不同埋设方式下各构件承担的扭转力比例不同,钢管承担的扭转力比例在保压方案下最大,座环承担的扭转力比例在垫层方案下最大,混凝土承担的扭转力比例在直埋方案下最大.软垫层和预...     

锦屏一级地下厂房蜗壳施工期受力特征实测分析

蜗壳是水电站厂房的重要结构,其应力状态是施工过程中的重点关注内容。通过对锦屏一级水电站6#机组蜗壳结构的原型观测,研究蜗壳在水压试验阶段、充水保压阶段和卸压阶段的受力特征,蜗壳和外围混凝土的联合受力情况。结果表明,监测仪器部位钢蜗壳应力均匀,未出现明显的应力集中现象,钢板应力未超过钢材强度,蜗壳和外包混凝土联合受力良好,间隙开合度与钢板应力呈负相关关系,外包混凝土应变和钢筋应力均在正常受力范围。     

脉动压力作用下直埋式蜗壳非线性动力响应

直埋式蜗壳外围混凝土在内水压力作用下会产生损伤,并且在脉动压力作用下损伤有可能会发展,混凝土结构损伤必然对结构的抗振特性产生不利影响,本文在研究三峡水电站右岸15#机组采用直埋方案的可行性时,为了得到在脉动压力和损伤发展共同作用下该结构的动力响应,应用ABAQUS有限元软件,把非线性动力损伤的概念引入混凝土的本构模型,建立了相应的轴对称有限元动力损伤数值分析模型。计算结果表明：蜗壳采用直埋式方案对厂房抗振性能无明显不利影响,结构振动反应基本在允许范围内。     

三峡水电站蜗壳充水加压模型试验研究

本文采用模型试验的方法对三峡水电站蜗壳及外包混凝土结构研究，主要研究蜗壳在充水加压条件下浇筑混凝土后结构的受力状态和破坏规律。通过试验，初步弄清了蜗壳、混凝土和钢筋三者之间的受力关系。试验结果表明：在设计荷载下，蜗壳与外包混凝土可以共同受力，配置的钢筋起的作用较小，结构的安全性可以得到保证。     

考虑施工期温度作用的碾压混凝土重力坝分缝设置研究

考虑碾压混凝土坝的实际成层浇筑过程和施工期的温度作用,采用混凝土开裂本构模型,利用三维瞬态有限元方法模拟仿真分析了大坝施工期至运行期的温度应力及综合应力.大坝整体的仿真计算结果表明,在坝段中部设置的人工短缝开裂后,有效地避免了随机裂缝的发生.坝体表面人工短缝的开裂应力在顺河向的分布具有一定的规律性,且存在一个极限开裂范围.建议人工短缝的设置深度为4.5米.     

电缆GIS终端环氧套管开裂原因分析及对策研究

针对某变电站主变进线电缆GIS终端环氧套管开裂故障,综合分析了裂纹宏观形貌、环氧树脂浇注体材料性能和环氧套管力学仿真,认为产生环氧套管开裂的根本原因是连接导体和电缆终端安装偏差间隙过大,环氧套管法兰的凹槽处在运行中长期处于接近其材料强度极限的应力状态下,安全裕度不足。据此,提出了更换整改的建议,确定安装偏差间隙应不大于0.5 mm。     

考虑混凝土软化和分期施工的坝后背管非线性分析

考虑混凝土开裂后的软化特性和坝体分期施工,采用三维钢筋混凝土非线性有限元法,研究钢衬钢筋混凝土坝后背管在静力作用下的承载性能规律。研究表明:考虑混凝土开裂后的软化特性将减小背管混凝土开裂区的范围,同时也将减小钢材应力,且背管斜直段长度越短,软化作用的有利影响越显著;考虑分期施工增大了背管混凝土的开裂区,提高了钢筋应力,坝基岩体强度参数越低,钢材应力提高值越大。     

某电厂高压加热器换热管开裂泄漏原因分析

某电厂高压加热器（高加）换热管开裂泄漏,影响发电机组安全生产。通过宏观形貌分析、断口观察、腐蚀产物能谱分析和金相观察等方法,对高加换热管裂纹原因进行分析。研究结果表明：管口径向裂纹由应力腐蚀引起,管板附近换热管的环向裂纹由腐蚀疲劳和应力腐蚀共同引起,而导致腐蚀的主要原因是由于凝汽器泄漏使给水中氯离子超标及疏水侧空气的漏入。对此,提出了防范措施。     

大坝混凝土断裂强度及其确定方法

混凝土防裂是重大水工混凝土工程建设中的核心课题，建立准确的混凝土开裂判据，合理确定混凝土真实的力学参数，是进行混凝土结构开裂风险分析、裂缝稳定性评价的重要依据。本文以获取混凝土真实的断裂参数为目标，提出了混凝土断裂强度的概念，并将传统的强度理论和混凝土断裂力学相结合后，建立了基于断裂韧度确定混凝土抗拉强度的计算方法，该方法能够反映混凝土内部初始缺陷对其宏观抗裂性能的影响；然后，利用相关实验结果验证了计算方法的合理性。结果表明，断裂强度可作为混凝土开裂分析的固有材料属性，这为混凝土结构设计提供了新理念。     

高内水压力隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝控制标准

高压水作用下水工隧洞衬砌开裂难以避免,透水衬砌设计关键是确定衬砌与围岩联合承载条件下的钢筋混凝土衬砌结构受力特征和裂缝控制标准。本文基于压力隧洞衬砌裂缝起裂和扩展特点,分析了传统裂缝计算公式及以数值仿真计算方法的工程适用性,并针对衬砌的主要设计参数进行了裂缝宽度敏感性分析;通过裂缝控制标准解析、数值仿真及工程实际量测的结果对比,提出了衡量衬砌裂缝控制标准的关键依据。研究结果表明,尽管实测裂缝宽度往往大于限裂标准,但多数工程仍正常运行,现行国内外规范的裂缝控制标准过于苛刻,降低了支护结构材料的利用效率,应建立与工程实际相符合的裂缝宽度控制标准。兼顾压力隧洞的工程安全与经济效益,较合理的混凝土衬砌配筋率接近0.9%,衬砌厚度接近800 mm,裂缝宽度控制标准增加至0.35 ~ 0.5 mm。     

完全联合承载蜗壳三维非线性分析

本文运用ABAQUS程序对某水电站完全联合承载蜗壳结构进行三维非线性有限元分析,得到钢材的应力分布情况和混凝土裂缝范围及其宽度。结果表明:完全联合承载蜗壳是一种具有明显优势的蜗壳结构型式,无论是在经济方面还是在施工工艺方面,都具有很大的优越性,在实际工程中应用是完全可行的。本文为有针对性地提高水电站蜗壳结构设计的安全性与可靠性提供了依据。