三峡厂房坝段引水管道孔口配筋三维非线性分析

采用三维非线性有限元分析方法，考虑钢筋和混凝土的联合作用，对三峡厂房坝段引水管道孔口配筋方案进行计算研究，求出了设计工况下引水管道孔口周围混凝土和钢筋的开裂和屈服范围。通过逐加大孔内水压力强度，求得钢筋应力达到屈服时的内水压力超载系数，用以估计厂房坝段孔口配筋后的强度安全度。     

大坝矩形孔口应力状态分析

大坝孔口混凝土中的钢筋只有在混凝土开裂后才真正起作用。为使钢筋布置更为有效，需找出孔口开裂后拉应力分布规律。用线弹性计算的拉应力区，在坝体自重作用时出现在孔顶中部；在内水压力作用时出现在角缘；两者叠加后，最大应力出现在角缘附近。而非线性计算中，钢筋应力明显较大，最大应力只出现晨裂缝处。分析认为，坝体自重是引起拉应力的主要因素，内水压力和温降主要引起角缘附近的拉应力，而且会加剧应力集中。非线性有限元计算能比较真实地反映孔口受力特性，使配筋设计更为合理、有效，但在混凝土本构关系、钢筋与混凝土的粘结关系和裂缝宽度的模拟方面有待进一步完善。     

重力坝深(底)孔断面钢筋混凝土模型试验研究

文通过7个小尺寸和1个大尺寸的钢筋混凝土断面模型试验，研究重力坝深(底)孔在坝体自重和内水压力以及超内水压力作用下的结构特性和破坏规律。重点探讨混凝土和钢筋应力应变、混凝土开裂、裂缝宽度和裂缝扩展规律，为建立更为科学的孔口配筋理论提供依据。     

三峡工程深孔孔口应力分析与配筋设计研究

泄洪深孔孔口尺寸大(7m×9m),作用水头高(80m),孔口拉应力很大,需配置大量钢筋,且布筋层数多,给施工带来困难。为降低孔口拉应力,减少配筋层数,通过有限元计算方法,对深孔结构基本方案、有压段钢衬方案、横缝灌浆方案等不同结构措施的深入研究,孔口结构受横缝侧水压力作用后,孔口拉应力得以降低,事故门井前孔口配三层36@20的钢筋,门井后孔顶配四层40@20的钢筋,孔底配三层40@20的钢筋,多层钢筋可分散布置在两个浇筑层内。有压段钢衬对限制裂缝开展宽度有利。横缝灌浆对降低孔口拉应力有一定作用,其效果与孔口侧壁刚度、横缝间隙宽度关系很大。     

三峡水电站充水保压蜗壳平面非线性分析

采用自编的三维钢筋混凝土非线性有限元程序，对三峡水电站充水保压蜗壳进行了平面非线性分析，分析了钢蜗壳及外围钢筋混凝土的应力变形特性。非线性计算分析表明，在蜗壳进口断面处，虽然外围混凝土较薄，但在设计内水压力、结构自重和设备重量这些荷载组合作用下，蜗壳进口断面混凝土可能不会开裂，因此钢材应力均比较低，结构具有较高的安全度。说明现有配筋方案钢筋用量可能偏多，没有充分发挥钢材的作用，在进一步设计时可以适当优化。     

白鹤滩拱坝底孔应力分析及配筋设计研究

高拱坝孔口周围应力分布复杂,需适当配筋改善孔口结构的受力状态,保证拱坝的安全运行。以白鹤滩拱坝3~#底孔为例,首先对施工期工况下孔口结构进行三维有限元计算,分析孔口周围的应力分布规律和产生机理,然后依据应力图形法对孔口进行配筋设计,最后采用钢筋混凝土有限元法对完成配筋的孔口进行非线性分析。结果表明:在坝体自重的作用下,混凝土泊松比效应是引起孔口顶、底板出现顺河向拉应力的主要原因;钢筋整体应力不高,配筋设计方案有较大的安全裕度,应力图形法偏于保守。但出于安全考虑,仍应采用应力图形法进行配筋设计。     

岩滩水电站坝内埋管大比尺仿真模型结构试验研究

本文结合岩滩水电站大直径坝内埋管仿真模型的试验研究,论述大直径压力钢管承受内水压力、自重和坝体应力时的应力分布特征,钢衬、钢筋和混凝土联合作用时各种材料的承载比,管道与地基联合作用,混凝土开裂荷载,裂缝开展情况以及超载能力和破坏机理,说明结构的安全度是高的。     

非稳定温度场对坝体孔口应力的影响

混凝土重力坝正常运用情况下主要承受自重、水压力、泥沙压力、扬压力和温度荷载,温度荷载对坝体孔口应力的影响很大。与大坝接触的外界气温和水温为年周期变化的非稳定温度场边界,经过几十年的运行,可以认为坝体边界混凝土温度也为年周期变化的非稳定温度场。选取三门峡大坝3#溢流坝段为模型,采用三维有限单元法,按不考虑和考虑温度荷载两种情况,运用ANSYS软件将不同月份的温度场与静力场进行耦合计算,对3#溢流坝段的深孔与底孔进行了应力分析。分析表明,孔顶和孔底在较冷月份表现为拉应力,且超过混凝土的抗拉强度,故需在孔口周围配筋,在孔口运行过程中要保证钢筋不被裸露或侵蚀。     

大岗山拱坝泄洪深孔配筋设计研究

拱坝常用的泄洪深孔承受的荷载大,孔口区域结构应力影响因素多且关系复杂,需在孔口周围适当配筋改善孔口结构的应力状态,确保大坝施工及运行期安全。以大岗山水电站拱坝为例,建立了三维线弹性有限元应力分析模型。在孔口应力有限元分析基础上,采用子模型法对深孔配筋进行精细模拟计算,依据计算结果进行了深孔孔口配筋设计。通过与类似工程的对比分析,表明所采用的计算方法是合理的。     

基于三维有限元的孔口结构应力分析和配筋研究

当前,坝内开孔泄流已成为坝工结构设计主流趋势,但坝体开孔孔口应力集中会使孔口周围混凝土产生裂缝从而导致坝体破坏,适当配筋能够较好地避免该问题。本文以某水电站为例,建立三维有限元模型,采用三维线弹性有限元法对冲沙底孔周边混凝土结构典型部位进行应力分析,评价其应力状态,并以"静力应力为辅、动力分析为主"为基础,进行动力配筋设计。结果表明,配筋满足动力作用下结构安全性要求,为坝工孔口结构动力配筋设计提供了参考依据。     

三峡大坝泄洪坝段布置与结构设计

三峡大坝泄洪坝段总长４８３ｍ，最大坝高１８３ｍ，为混凝土重力坝，共布置有３层６７个泄洪孔，其中表孔２２个，深孔２３个，导流底孔２２个，表孔，深孔为永久泄洪设备，枢纽最大泄洪能力达１０２５００ｍ＾３／ｓ。泄洪坝段３层大孔口，坝体布置，结构复杂，坝基采用了封闭抽水排水措施，以减小扬压力，大坝横缝高程１１０ｍ以下的进行接缝灌浆，以增强大坝整体性和改善孔口应力；深孔有压段采用钢板衬护，以改善孔口的抗磨蚀性     

高拱坝坝身泄洪规模探析——以白鹤滩水电站为例

坝身泄洪规模对于高拱坝工程的泄洪安全有重大影响,是高拱坝水力设计中关键的技术参数之一。本文基于白鹤滩水电站坝身泄洪水工模型试验成果与水垫塘底板最大冲击压强宜小于15.0×9.8 kPa的技术基准,给出了该工程坝身泄洪规模的具体量值,并从水垫塘单位水体消能率角度与同类型工程进行了对比。试验研究表明,坝身泄洪规模与水垫塘底板冲击压强之间有显著相关性:在表孔单独泄洪运行工况下,随坝身泄流流量的增加,水垫塘底板最大冲击压强以幂函数的形式增大,且增幅十分明显;而在表深孔联合运行工况下,水垫塘底板最大冲击压强则主要取决于表孔与深孔泄流流量之比,基本上为线性关系。     

溪洛渡拱坝泄水深孔应力分析

溪洛渡双曲拱坝坝身共布置7个表孔,8个深孔,以及10个导流底孔。其中深孔孔口尺寸为6m×6．7m,泄水水头高105m,深孔出口处闸墩最大悬臂长达24．87m,闸墩最小厚度为3．5m,支撑大梁尺寸为8．0m×7．0m×5．0m（长×宽×高）,另外出口处弧门推力巨大,单孔弧门推力最高达82857kN,其应力应变状态极为复杂。采用三维有限元法对溪洛渡拱坝建立精细整体模型,对深孔部位进行应力分析研究。分析表明：溪洛渡拱坝闸墩预应力吨位和布置合理,表现在深孔孔口应力在进口段、孔身以及出口段可以满足设计应力要求;对于工况三（正常蓄水＋温降＋弧门挡水）大坝运行时,支铰大梁和闸墩下游端部出现拉应力最大极值,拉应力分别为3．0MPa和2．6MPa,但是分布范围有限,可以通过适当配筋满足设计要求。另外,文中还与二滩拱坝中孔孔口应力进行了类比分析,结果表明溪洛渡深孔孔口应力与二滩中孔类似,孔口角缘压应力存在偏压现象,但由于溪洛渡拱坝孔口周围温降荷载小,使得溪洛渡孔口内壁拉应力极值小于二滩。     

石漫滩碾压混凝土重力坝温度效应分析

温度是混凝土坝的主要荷载之一,不利的温度荷载导致坝体产生裂缝,特别在运行期,不利水压荷载与温度荷载的组合使得裂缝进一步扩展,严重危害大坝安全运行。石漫滩碾压混凝土重力坝裂缝严重,尤其是部分坝段存在有规律的横向裂缝。现采用大型通用有限元软件ANSYS,依据石漫滩水库的水温和气温等监测资料,分析了大坝运行期的温度场和温度应力场,从温度效应角度揭示了该坝横向裂缝产生和发展的主要原因及其危害,为大坝加固处理提供技术支撑。     

阿海水电站枢纽布置设计综述

阿海水电站工程枢纽由碾压混凝土重力坝、左岸溢流表孔、左岸泄洪冲沙底孔、右岸冲沙底孔、坝后主副厂房等组成,枢纽布置合理紧凑。碾压混凝土坝置于横向谷、砂岩与板岩互层状坝基岩体,横向谷互层基岩状对坝基防渗、坝肩边坡稳定有利。X型宽尾墩＋跌坎＋消力池的消能方式,能减小冲击和脉动,提高消能效率。     

混凝土坝老化与安全评价

混凝土坝老化表现在表层碳化、冻融、风化、内部溶蚀、冻胀、裂缝发育以及体积改变等.随着坝龄的增长,老化现象也越来越严重,结构安全度逐渐降低,最后超载系数接近或小于1,失去其使用功能.本文对混凝土坝老化现象进行分析,并对其安全评价进行探讨.     

有限元超载法在坝基抗滑稳定分析中的应用

某碾压混凝土重力坝坝基内存在泥化夹层和软弱夹层,对坝基稳定不利,为此拟采用不同密度的锚杆对坝基进行加固。应用非线性有限元超载法对该坝4号坝段在不同工况下的坝基深层抗滑稳定性进行了数值分析,得到了坝基在加固前后的渐进性破坏过程。以坝踵拉剪塑性区与泥化夹层贯通作为坝体抗滑失效标准,确定了各工况下的坝基超载安全系数,进而根据稳定性及经济性要求选择了最佳加固方案。     

三江口水利枢纽工程泄洪消能试验研究

三江口水利枢纽大坝为混凝土薄拱坝，最大泄量为7534m^3／s，泄洪消能问题十分突出。通过1：80的水工整体模型试验对泄洪表孔的布置进行了深入的试验研究，不仅较好地解决了泄洪消能问题、简化了结构布置，并节省了工程量，而且在鼻坎末端采用了偏流扩散装置，改善了流态，也改善了冲坑形态，比蔺汉口坝顶表孔的布置又前进了一步。     

碾压混凝土重力坝度汛缺口温控分析

鉴于混凝土坝通常采用预留缺口方式进行施工期度汛,缺口部位在水流冷击作用下会产生较大的温度应力,而碾压混凝土坝,由于材料以及施工工艺的独特性,缺口部位应力状况更加不利,有很大开裂风险,为此以澜沧江某碾压混凝土重力坝为例,进行度汛缺口部位仿真分析,结果表明:度汛缺口附近温度应力较大,汛期过水十分不利;增加有效温控措施后,缺口应力状况获得明显改善,可保证度汛期间缺口部位的防裂安全。