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。     

大岗山水电站深孔闸墩U形预应力锚索优化设计

大岗山水电站的高拱坝深孔闸墩预应力锚固设计技术性强且质量要求高,锚索布置、锚索预应力体系和预应力损失确定是设计中的重点和难点。目前预应力锚索设计多在工程经验基础上采用半经验方式进行,系统、详细地介绍了大岗山水电站深孔闸墩U形有粘结预应力锚索设计思路,对有粘结锚索的拉锚系数和预应力长期损失系数的取值进行了讨论,指出设计中除了要重点关注悬臂闸墩根部和支铰大梁的拉应力外,还应特别关注锚头部位的压应力集中现象。     

溪洛渡拱坝3号、4号导流底孔预应力闸墩三维有限元分析

溪洛渡拱坝导流底孔封堵时,承受水头达200m,闸墩悬挑长度近30m,结构受力复杂,设计难度很高。在提出对环形预应力锚索模拟方法的基础上,采用三维有限元法对3号、4号导流底孔预应力闸墩进行了应力计算。计算结果表明,在最不利荷载作用下出口闸墩段、环形锚索附近坝体以及支铰大梁大部分区域处于受压状态,极值为5.0MPa,仅在闸墩孔口、预应力锚索和大梁支铰附近区域产生局部拉应力,极值为1.5MPa,满足设计要求,说明3号、4号导流底孔预应力闸墩悬臂结构的设计是合理的。     

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。     

某拱坝预应力闸墩厚度优化设计

以某拱坝工程3#、4#导流底孔出口闸墩为例,采用三维有限元分析法,研究闸墩在不同厚度下支铰大梁与闸墩连接处第一主应力最大值和支铰大梁跨中截面下游面第一主应力最大值的变化趋势及出口闸墩、支铰大梁、与闸墩连接的坝体的应力分布情况。结果表明:当施加预应力后,支铰大梁与闸墩内侧连接处和支铰大梁跨中截面下游侧第一主应力最大值明显减小,最关键部位支铰大梁与闸墩连接处第一主应力减小明显;闸墩厚度为4.5m时,支铰大梁与闸墩内侧连接处和支铰大梁跨中截面下游侧第一主应力最大值明显减小,闸墩和坝体连接处的有效范围增大,闸墩的应力状态也较闸墩厚度为4.0m时好,综合比较,选取闸墩厚度为4.5m。但此时第一主应力值仍较大,因此需要改变预应力锚索吨位来进行调整。     

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。     

水电站预应力闸墩锚块设置次锚索参数优化数值模拟研究

预应力闸墩的结构设计研究对保证闸墩的运行安全具有重要意义.文章以赵家堡子水电站溢流坝闸墩为例,研究了预应力闸墩锚块设置次锚索的价值,并对次锚索的参数进行了优化研究.结果显示,设置次锚索对改善锚块内部应力具有显著作用.结合受力分析结果和工程的经济性,建议在锚块B-B断面和C-C断面之间以及D-D断面和下游面之间分别布置一单排3束的次锚索,其永存吨位为1800kN,超张拉吨位为2100kN.     

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。     

沙沱水电站闸墩预应力锚索设计优化

<正>1工程概况沙沱水电站枢纽工程溢流坝段包括9~12坝段,溢流表孔共7孔,闸墩中墩6个,边墩2个。闸墩预应力锚索主锚索规格为3 000 kN级,放射形布置,共42排、每排7根,有两个规格,长度分别为29.5m、25.5 m,数量各为126根、168根,合计数量294根。次锚索为2 000 kN级,水平布置,有两个规格,长度分别为9.4 m、7.2 m,数量各为108根、     

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。     

大朝山水电站泄洪排砂底孔闸墩预应力锚索施工

大朝山水电站 1号、2号、3号泄洪排砂底孔弧形工作闸门单铰推力为 3 3× 10 4 kN ,闸室采用梁式预应力闸墩结构 ,弧门支臂传递的推力由支承大梁向边墩和中墩传递 ,从而减小了支承大梁的结构尺寸。文章概括叙述了泄洪排砂底孔闸墩预应力锚索设计及施工的基本情况     

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。     

构皮滩拱坝中孔预应力闸墩优化设计研究

为优化构皮滩拱坝中孔预应力闸墩锚索永存张拉吨位,首先采用方案优选的方法确定主次锚索永存张拉吨位组合,但优选结果拉锚系数偏大,再对闸墩体型进行优化,然后采用基于参数化有限元的ANSYS优化设计模块对主次锚索永存张拉吨位进行优化,优化结果满足应力控制要求,降低了拉锚系数。     

居甫渡水电站溢流表孔预应力闸墩结构设计

居甫渡水电站表孔采用大型弧形工作门挡水,孔口尺寸为13 m×20 m,闸墩具有推力大、力臂长的特点,必须采用预应力锚索平衡推力.而国内已建工程的预应力闸墩普遍存在拉锚系数偏大,锚索利用能力低的问题.为提高锚索的预应力利用效果,采用了平行布置锚索并在锚块内开设预留槽的新型预应力闸墩结构形式,减少了施工干扰,加快了施工进度,节约了锚索用量,取得了良好的效果.     

沙坪二级水电站预应力闸墩设计及三维有限元分析

沙坪二级水电站泄洪闸由于工作弧门的水推力巨大,闸墩采用预应力结构,锚块采用梯形断面,在锚块上游侧伸出一小牛腿与闸墩相连。主锚索在立面上呈扇型布置,共布置5层,其中单个边墩布置3排、单个中墩布置4排;次锚索布置3排,每排4根。采用三维有限元法对泄洪闸预应力闸墩进行了分析。结果表明:泄洪闸结构具有相当的刚度;应力分布符合一般规律,且大部分区域的应力水平较低,在混凝土的抗拉强度及抗压强度设计值之内;预应力体系布置与吨位选择合理。     

基于仿真计算下泄洪闸结构设计研究

为研究枢纽工程闸墩设计安全性,利用COMSOL仿真软件计算分析了闸墩与锚索锚块的两种连接方式差异性、锚索锚固洞设计参数优化。蓄水期闸墩颈部均会出现拉应力,完建期闸墩颈部两侧边缘剖面最大压应力一致;分离式连接方案最大拉应力相比整体式方案降低了41.4%,分离式设计可显著削弱蓄水期对闸墩颈部张拉受力破坏影响。锚块下游面在完建期、蓄水期均会产生拉应力,而分离式方案锚块下游面在两工况中的最大拉、压应力相比整体式方案均有一定程度下降,分离式连接方案有助于提升闸墩安全稳定性运营。锚固洞截面与下游面夹角愈小,愈有利于闸墩安全稳定,以A方案三点弧形截面为最佳;除空腔上游面外,锚固洞其他切面上最大拉应力均随空腔下游面夹角呈递增态势。四种不同截面体型方案中除锚块顶面外,其他切面上完建期工况最大拉应力总低于蓄水期,锚块底面A方案中两工况之间差幅达63.3%。论文可为农田水利枢纽工程中水闸等水工结构的安全设计优化分析提供一定参考。     

新型预应力闸墩结构在景洪水电站工程中的应用

景洪水电站表孔采用大型弧形工作门挡水,孔口尺寸为15 m×21 m,具有推力大、力臂长的特点,必须采用预应力锚索平衡推力.而国内已建工程的预应力闸墩普遍存在拉锚系数偏大,未充分利用锚索能力的问题.为提高锚索的预应力利用效果,采用了平行布置锚索并在锚块内开设预留槽的新型预应力闸墩结构形式,减少了施工干扰,加快了施工进度,节约了锚索用量,取得了良好的效果.     

龙羊峡水电站底孔大推力闸墩预应力混凝土结构设计

龙羊峡底孔泄水道为单孔,边墩厚3.4米,正常情况下弧门承受水推力为6420吨。经试验和计算,在支铰区最大拉应力达70～80kg/cm~2,且闸墩处于偏心受拉的不利工作状态,若按一般钢筋或型钢拉锚,难满足抗裂及变形要求;即使允许裂缝出现并限制裂缝的一定宽度,     

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。     

天生桥一级水电站闸墩预应力锚索施工

1　工程概况天生桥一级水电站位于广西、贵州交界的南盘江干流上,是红水河梯级开发水电站的第一级.该电站主要建筑物由混凝土面板堆石坝、开敞式溢洪道、放空隧洞、引水系统和地面厂房等主要建筑物组成.溢洪道布置在右岸垭口,系本电站惟一的泄洪建筑物,总长1745m,其中引渠长1215m,采用复式断面,底宽120m,引渠末端接溢流堰,溢流堰设5孔13m×20m的弧形闸门,采用异形挑流消能.2　锚索施工设计溢洪道溢流堰闸墩,为了平衡弧形闸门支铰的水推力,改善牛腿内和牛腿前方闸墩的应力状态,#1～#6闸墩在设计上采用了预应力结构.每个闸墩均布置有预应力主…