垫层蜗壳座环结构剪切力特性分析

应用有限元计算软件,构建了三维有限元模型,研究了垫层蜗壳在内水压力及自重作用下垫层平面包角、子午包角和弹模的变化对座环结构所受剪切力的影响,并探讨了垫层失效情况下座环受剪情况。结果表明,垫层子午包角向下延伸不利于座环抗剪,垫层平面包角变化对座环结构所受剪力影响较大,并呈现一定规律,为垫层蜗壳的优化设计提供依据。     

垫层对水电站机墩及座环刚度的影响

机墩组合结构和座环结构为水轮发电机组主要的支撑体系,其刚度对机组的稳定性尤为重要。为掌握垫层蜗壳结构中软垫层对机墩及座环刚度的影响,以某巨型水电站工程为例,建立了其地下厂房结构三维有限元模型,分析了不同的垫层模拟方式即单元形式、铺设范围和压缩模量对机墩及座环刚度的影响。计算结果表明,各垫层模拟方式的变化对机墩水平刚度基本无影响;垫层铺设范围的变化对机墩竖向刚度和座环径向刚度基本无影响;垫层压缩模量的变化对机墩竖向刚度和座环径向刚度有一定影响,但影响较小,变幅最大不超过7.5％。     

季节水温变化对充水保压蜗壳承载特性的影响

抽水蓄能电站钢蜗壳一般均采用充水保压埋入方式,在正常运行过程中,蜗壳内季节水温变化将影响钢蜗壳—混凝土接触关系,继而影响充水保压蜗壳的承载特性。为此,基于运行期钢蜗壳温度监测结果,研究了运行期钢蜗壳实际温度变化情况,并采用有限元方法研究了运行期钢蜗壳—混凝土接触关系的变化规律、结构承载特性及不平衡水推力分载情况。结果表明,在机组投产后正常运行年内,钢蜗壳内季节水温变化对钢蜗壳—混凝土接触闭合时机及空间分布影响显著;夏季水温升高将导致蜗壳外包混凝土承载比显著升高,应确保混凝土配筋满足强度和正常使用要求;而在冬季水温降低时止推环将起到承担不平衡水推力的主要作用,与此同时,座环也承担了约30%～40%的不平衡水推力,说明充水保压蜗壳设置止推环和加强座环锚固非常必要。     

带加劲环地面式钢衬钢筋混凝土管道取消伸缩节研究

以某水电站带加劲环地面式钢衬钢筋混凝土管道为例,建立三维有限元模型,在分析其承载特性的基础上,论证了取消伸缩节的可行性。结果表明,在正常运行工况下,钢管以环向受拉为主;考虑温度变化后,环向应力基本不变,而轴向拉应力在温升作用下减小,在温降作用下增大;设伸缩节后,伸缩节附近钢管轴向应力的减小使其等效应力反而增大,且由于加劲环的约束和钢管与混凝土之间的摩擦作用,钢管并不随温度变化而自由伸缩,伸缩节起不到减小温度应力和适应不均匀沉降的作用,因此对于带加劲环的地面式钢衬钢筋混凝土管道建议不设伸缩节。     

小湾水电站机墩结构刚度分析

结合小湾水电站的工程实例,通过建立包括机墩组合结构的厂房整体三维有限元模型,对机墩组合结构进行了静力刚度和动力刚度复核.采用动力法计算了机墩在机组动荷载作用下的位移、应力.计算结果表明,动力刚度存在与荷载频率的相关性,其结果更为可靠,该机墩结构刚度、强度满足设计要求.     

白莲河抽水蓄能电站机墩结构刚度分析

以白莲河抽水蓄能水电站为例,采用有限元程序A nsys对其机墩结构进行了三维有限元计算,对位移、应力及刚度进行了校核,以保证机组的安全稳定运行。计算结果表明,该机墩结构刚度基本满足设计要求。     

混凝土垫层对抽蓄电站引水系统围岩内水压力分担率的影响

基于FLAC~(3D)软件,通过对比分析工程实测数据、数值仿真和规范方法结果,研究引水系统回填混凝土标号改变对钢衬变形和围岩内水压力分担率的影响。结果表明,现行规范在计算钢衬环向应力时,未考虑混凝土垫层,可能导致计算应力值偏差,进而影响围岩内水压力分担率;垫层混凝土标号由C15增加到C25,虽可减小钢衬的径向位移和环向拉应力,提高围岩内水压力分担率,但效果不显著。     

钢结构平面框架通用计算程序编制及使用

文中介绍了用TQ—16机ALGOL60语言编制的锅炉结构平面框架校核计算而编制的通用计算程序。适用于锅炉钢结构计算,对于一般钢结构平面框架亦可使用。本程序用有限单元法的刚度集合法求解平面框架的变形和内力,对以节点位移为未知量所建立的平衡方程组其系数矩阵采用带状存贮,并用矩阵三角化法(修改的平方根法)来求解。在节点位移解出之后进而计算杆端力、杆端应力和杆端组合应力。     

蜗壳空腔及内水压力对机墩受力的影响分析

采用有限元软件ANSYS对官地水电站机墩结构进行三维有限元分析,从结构应力、配筋和位移角度研究了蜗壳空腔和内水压力对机墩受力的影响.结果表明,分析机墩应力和配筋时有必要考虑蜗壳空腔和内水压力对机墩结构受力的影响,尤其对高水头、大直径蜗壳的厂房结构进行整体计算分析方能使机墩结构设计更符合实际.     

钢衬壁厚对抽蓄电站围岩内水压力分担率的影响

根据实际工程需要,采用FLAC3D数值模拟软件通过改变钢衬壁厚,分析了不同设计内水压力组合条件下,钢衬、混凝土垫层和围岩的位移和变形特征及钢衬环向拉应力,研究了引水钢衬壁厚对围岩内水压力分担率的影响。结果表明,随着壁厚增大,虽可相应减少钢衬径向位移和环向拉应力,但减幅小,效果不显著;随着壁厚变小,钢衬径向位移变大,根据变形协调,有助于荷载传递,提高了围岩分担率,有利于"钢衬-垫层-围岩"联合承载;在满足抗外压稳定验算、焊接工艺和施工安装前提下,壁厚可较大幅减小。研究成果不仅有利于减少不必要的投资,还有利于降低硐室钢衬运输安装等施工难度,可供类似工程设计参考。     

二级齿墩旋转内消能工的试验研究

为了满足过流能力的同时进一步提高消能效果,在一级齿墩式内消能工研究的基础上,采用理论分析和物理模型试验方法,对断面收缩比为0.5、齿墩数目为4、齿墩长度为13.5cm的二级齿墩进行物理试验,分析了二级齿墩式内消能工相对旋转后的水力特性。结果表明,脉动压强系数沿程分布规律基本一致,从一级齿墩开始到二级齿墩结束,受齿墩突缩突扩影响,脉动压强系数变化最明显,在4.2倍的管径附近脉动压强系数达到最大,在6.5倍的管径附近,脉动压强系数逐渐恢复平稳;当两个齿墩相对旋转角越小时,过流能力越好,消能率越小;当两个齿墩相对旋转角越大时,过流能力变弱,消能率变大。     

竖向地震作用下框架结构竖向刚度矩阵的计算

计算了平面串并联多质点系结构在竖向地震作用下的竖向刚度矩阵。从平面串并联多质点系结构的总刚度矩阵中,采用静力凝聚法,消去竖向力和竖向位移与其它广义力和广义位移之间的耦联关系,得出框架结构在竖向地震作用下考虑水平梁和节点转角影响的竖向刚度矩阵。     

西北某大型倒虹吸工程设计分析

西北某大型倒虹吸工程设计水头高达300m,输水压力管道长度达2 500m,属于大型倒虹吸工程。由于原工程已不能满足安装使用要求,因此需重建倒虹吸。为了保证倒虹吸工程安全可靠的发挥效能,结合当地的地形地质条件和原工程的使用及管理情况,分析了高水头长距离倒虹吸工程的设计特点,研究了倒虹吸工程的管线布置、管材和管径选择、管壁厚度的确定、伸缩节形式的确定以及加劲环和支撑环设计时注意的问题。综合考虑各种因素,并经比较和计算,基本可选用在原管线上重建,设计时可选用管径为800mm、压力分级可为五级、管壁厚度在8~16mm之间,伸缩节可采用套筒式伸缩节,盘根填料采用聚四氟乙烯石棉,支墩间加劲环间距和位移计算宜采用有限元计算来确定。     

基础环埋深和法兰宽度对风机基础承载性状的影响

风力发电机的基础在外部荷载作用下承受巨大的弯矩作用,基础应力分布比较复杂,在基础环法兰附近存在应力集中问题。文章通过ABAQUS有限元对风机基础进行数值模拟,计算了基础环不同埋深和基础环下法兰不同宽度情况下的基础混凝土应力、钢筋应力和基础环位移等,讨论了基础环埋深和下法兰宽度对基础承载性状的影响,为风机基础设计提供参考。     

弯肘型尾水管的改形对回能系数与阻力损失的影响

以单边扩散角为6°的弯肘型尾水管为模型机、单边扩散角为任意值的尾水管为原型机,将各断面进行相似变换,构建出改形后的尾水管各断面形状及大小与单边扩散角的关系,并探讨了整个尾水管的总水力损失对提高整个水轮机的回能效率的影响,给出了流量、单边扩散角与回能系数、尾水管阻力损失间的关系,计算得出了改形后的尾水管.     

结构设计因素对泄洪洞衬砌混凝土施工期温度裂缝的影响

施工期温度裂缝会给高流速泄洪洞带来安全隐患,影响结构耐久性,应从结构设计开始加强控制。综合已有研究成果,补充部分三维有限元仿真计算,并结合三峡、溪洛渡、白鹤滩等巨型水电站泄洪洞衬砌结构设计的成功经验,系统分析结构型式、断面尺寸、内部钢筋和过缝钢筋、锚杆、衬砌与围岩间设砂浆垫层等结构设计因素对衬砌混凝土温度裂缝控制的影响程度,提出在衬砌结构设计中要兼顾混凝土温度裂缝控制,尽量减小约束,尽可能选择平直、小曲率、小断面结构,减小分缝分块,钢筋不过缝,衬砌与围岩间设砂浆垫层等。     

某大型泵站空箱隔墩不均匀沉降敏感度分析

鉴于泵站复杂的进出水流道及泵房结构受力特殊,裂缝普遍存在,直接影响建筑物安全有效服役。以某大型贯流泵站高程9.7m变频器层空箱处混凝土隔墩裂缝工程为例,采用回弹值测法、碳化深度检测、钢筋保护层厚度测定及混凝土钻芯取样测试裂缝区域混凝土病害程度,并采用计算机仿真分析,基于有限单元法,依托泵站运行期垂直位移观测数据,考虑温度变化分析了基础不均匀沉降引发裂缝敏感度。结果表明,在泵站空箱隔墩实际裂缝区域出现应力集中,其结果与实际混凝土开裂区域吻合,说明基础不均匀沉降影响了泵站裂缝发展。因此,泵站设计过程中应考虑基础不均匀沉降问题。     

某电站厂房楼板裂缝成因三维有限元静力分析

针对水电站厂房楼板裂缝成因复杂性问题,采用有限元程序ANSYS对某电站厂房结构进行了静力计算,获得了厂房发电机层楼板混凝土构件应力和位移响应,并利用混凝土Willam and Warnke开裂准则,计算分析了厂房发电机层楼板的开裂.结果表明,厂房楼板裂缝主要分布于发电机机墩周围及梁与楼板交界区域,建议进行有针对性的限裂加固措施,以确保厂房后续运行过程中的安全.     

不同发动机热力损失角测试及影响

在D6114车用柴油机上进行上止点位移测试及基于压缩压力的上止点位置计算,分析各种方法测量误差及发动机运行条件对上止点位置的影响规律,对理想多变指数比对法和绝热压力修正法两种方法进行校核计算;进一步开展车用柴油机、车用汽油机和船用中速柴油机3种不同类型发动机的热力损失角测试与估算研究,确定不同机型热力损失角范围。结果表明:采用两种方法都可以较好地预测车用柴油机热力损失角,上止点曲轴转角测试误差不超过0.2°,其中绝热压力修正法计算更简单直接;车用柴油机的热力损失角较大,车用汽油机次之,而船用中速柴油机的热力损失角最小,并且受转速变化的影响较小。     

基于弹性力学双圆筒理论的有压水工隧洞应力计算方法

围岩为衬砌结构联合工作的承载体,根据极坐标下轴对称平面问题中的厚壁圆筒弹性力学理论,利用围岩、衬砌间的应力、位移耦合关系,建立围岩与衬砌体共同承载时的计算模型,推求围岩与衬砌体的环向、径向应力计算公式。在此基础上,根据混凝土衬砌材料的极限拉应变允许值探讨了其适用性问题,根据塑性力学中的Mises、Tresca塑性屈服条件分析了衬砌可承受的弹性极限内水压力,并深入研究了有压隧洞的混凝土衬砌结构设计中的配筋问题。实例应用结果表明,本文方法合理、有效。