贯流式机组水电站厂房施工期及运行期温度应力场仿真分析

在水电站厂房这样结构复杂的大型水工结构的温度应力计算中,大量的时间花费在前后处理程序的编制上。针对这种情况,提出了将大型通用有限元软件与温度应力计算主体程序两者相结合的方法,并成功地将其应用于某电站厂房的施工期及运行期温度应力场仿真分析中。     

飞来峡水利枢纽土坝坝段应力应变稳定分析

对飞来峡水电站土坝段在完建工况、正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位等四种工况下的应力应变进行了非线性有限元分析计算，得出了大坝特征点的应力值和位移值。对坝体应力与变形的分布规律和大坝的工作状态进行了研究，结果表明大坝应力应变和稳定性满足安全要求，具有较大的安全裕度。     

新疆恰甫其海黏土心墙坝运行期安全监测分析

阐述了恰甫其海水库黏土心墙坝在施工期和运行期黏土心墙、坝壳料的沉降变形规律和特征值,对心墙和坝壳料的施工质量进行了初步评价;分析了坝体、坝基、坝肩蓄水前后和运行期的渗流变化情况,对黏土心墙的工况和帷幕阻水效果进行了初步评价,并对心墙蓄水前后和运行期的土压力做了定性分析。     

深埋有压隧洞平行四边形管片衬砌结构受力特性研究

水荷载是深埋有压隧洞的主要荷载,内水压力或外水压力直接作用在衬砌管片上,管片衬砌的受力特性对于工程安全稳定运行具有重要意义。平行四边形管片作为一种新型管片,在错缝拼装方式下应用具有较大优势,但尚未对其结构受力特性进行研究。依托某市供水隧洞工程实际,建立新型平行四边形管片衬砌的三维有限元数值模型,研究其在运行期和检修期的受力特性。结果表明,运行期内水压力作用下,衬砌各管片单独受力,管片间变形与拉应力不连续,以环向螺栓连接,各接缝开度呈现靠近衬砌内侧小、外侧大的特点;检修期外水压力作用下,衬砌管片受力整体性较好,管片间环向变形与压应力连续,环向螺栓压应力偏小,各接缝压力靠近衬砌内侧较大、外侧较小。同时,根据衬砌与豆砾石间摩擦系数讨论结果可看出,运行期衬砌朝外变形,管片与豆砾石间呈压紧趋势,其受力变形受摩擦系数的影响较为敏感,检修期管片与豆砾石间呈分离趋势,管片受力特征基本不受摩擦系数的影响。     

有调压井水电站甩负荷试验与仿真分析

对于有调压井长引水隧洞水电站,机组甩负荷后,调压井内低频的水位波动决定了机组引水道的压力变化过程,具有一定的特殊性。针对南水水电厂增容改造开展了有调压井水电站甩负荷试验及仿真计算,分析了影响计算与试验结果一致性的主要因素。结果表明,对数学模型及计算参数的修正能使计算结果与试验结果基本吻合,说明目前的数值仿真计算能够反映实际情况,可通过计算分析机组在各工况下的甩负荷过渡过程,优化机组的导叶关闭规律,确保其过渡过程满足调节保证的要求。     

土石坝工程运行期BIM与GIS融合管控平台研发

针对土石坝工程运行期海量监测数据异构、数据整合分析困难、管理效率低下等问题,提出以BIM与GIS融合应用为核心的解决方法,同时搭建运行期物联网感知体系,利用Socket技术,实现监测数据的实时传输。基于此,研发了土石坝工程运行期BIM与GIS融合管控平台,打通了多维业务数据与BIM模型的数据壁垒,实现了数据的对象级管理和整合分析,同时针对数字化移交、监测信息管理、安全分析预警等进行全方位三维可视化管控,促进了土石坝工程运行期的精益管理。实例应用结果表明,BIM与GIS融合管控平台解决了土石坝工程运行期管理过程中可视化程度低、数据信息整合困难的问题,为土石坝工程运行管控提供了一种新方法。     

施工过程对小湾高拱坝运行期应力状态的影响

采用三维有限元方法对小湾高拱坝多种工况下的坝体应力变形进行了仿真计算,计算中考虑了封拱灌浆过程及水库分期蓄水过程对坝体应力的影响。计算结果表明,施工过程对坝体运行期应力有显著影响,给出了仿真计算荷载步数目,为类似工程的拱坝应力分析提供了参考依据。     

跃洲水电站泄水闸结构稳定分析

针对跌洲水电站泄水闸闸基地质条件较差的问题,采用结构力学法分析了泄水闸的结构和抗滑稳定性,同时应用ANSYS结构分析软件建立了泄水闸三雏有限元计算分析模型,模拟了混凝土材料的弹性及岩体材料的弹塑性,分析了不同工况下泄水闸结构的应力分布情况及抗滑稳定系数,并对比了两种方法的计算结果.结果表明,跃洲水电站泄水闸应力和抗滑稳定性均满足现行规范要求,且有限元计算结果更符合工程实际.     

乌弄龙水电站运行期岩壁吊车梁稳定性预测分析

为预测乌弄龙水电站运行期岩壁吊车梁的稳定性,依据乌弄龙水电站地下厂房岩壁吊车梁原型监测数据,分析岩壁吊车梁在洞室群开挖卸荷过程的围岩应力、变形及锚杆应力特征;运用三维整体数值模拟进行反演及动态反馈分析,仿真计算岩壁吊车梁运行期变形及应力特点;通过原型监测和仿真模拟,评估岩壁吊车梁的安全稳定性。预测结果表明,岩壁吊车梁能安全运行,与实际运行情况一致。研究成果可为同类工程提供参考。     

调压室结构有限元应力分析及配筋设计

针对黄金坪水电站阻抗长廊式调压室空间结构受力条件复杂的问题,采用FLAC3D软件对调压室结构及其外部围岩进行了数值模拟,分析了不同工况下调压室衬砌结构的受力状况,并依据三维数值分析结果对调压室衬砌结构进行了配筋设计。结果表明,该调压室结构配筋设计应将最高涌浪水位工况作为控制工况,阻抗板为调压室衬砌受力最大的部位,为结构配筋的重点。     

小浪底工程机组主轴密封优化

小浪底工程机组原主轴密封相关部件刚度不足,导致支持环与浮动环间隙变大,在实际运行中主轴密封漏水量异常偏大.为降低主轴密封漏水量,提高机组安全运行水平,对原主轴密封进行优化改造.改造后,主要部件刚度增加,主轴密封漏水量变小,节约了大量检修劳动力,消除了水淹厂房的隐患,提高了机组的可靠性,确保了机组安全稳定运行.     

冲击式水电站取消调压室的研究

指出大波动过渡过程压力钢管顶部的最小压力和小波动过渡过程调节品质为冲击式水电站设置或取消调压室的主要控制指标.据小波动过渡过程不带调压室调节系统稳定分析,在一定范围内若调速器参数合适即可满足小波动调节品质要求,并得出了保证小波动过渡过程稳定的关键在于选择合适的的暂态转差系数.实例表明,对冲击式水电站大波动过渡过程若针阀关闭规律合适,取消调压室是可行的.对小波动过渡过程,取消调压室后Tw由2.35 s增至5.31 s,Tw/Ta由0.28增至0.63,均突破了现行规范的规定,但调保控制参数亦满足设计要求.     

功果桥水电站导流洞进水塔与明拱段应力应变分析及止水变形控制

由于在导流洞进水塔与洞身段之间布置明拱段衔接,因而需在进水塔与明拱段间分缝并设置止水。为分析进水塔与明拱段间的相互作用机理和分缝位置止水的变形特征,结合功果桥水电站导流洞工程,以大型有限元分析软件ANSYS为平台,建立了包含导流洞进水塔、明拱段及基岩在内的三维有限元数值计算模型,采用面—面接触单元模拟进水塔与明拱段衬砌混凝土间的相互作用关系。计算结果表明,施工期与完建期间,进水塔与明拱段在底板位置接触;运行期间随水位的上升,进水塔与明拱段间的挤压力逐渐增大,接触范围由止水内侧逐渐扩大至整个接触面;封堵期间进水塔与明拱段完全接触,且止水最大变形量出现于顶部位置。     

多江汊上河床式电站过渡过程涌波特性

河床式水电站过渡过程涌波对机组运行有明显影响,当电站布置于中隔岛洲的多条江汊上时,涌波问题尤为突出。对此,采用已验证的Delft3D二维模型,模拟分析了涌波大小的影响因素、涌波组成成分、涌波传播和反射规律,回答了最大涌波产生工况、涌波影响范围、涌波主波特点等问题,并具体模拟了某两岛三江上实际水电站的涌波特性,指出多江之间往复传播的纵向涌波是最主要的涌波成分。研究成果可为类似水电站的设计和运行调度提供参考。     

长引水道系统调压室体型与导叶关闭规律优化

针对水电站长引水道系统机组导叶的关闭规律,根据涌浪压力及水锤压力的不同性质,提出了合理统筹调压室断面面积、阻抗孔口尺寸、关闭时间三者的优化方案。同时指出在可研阶段优化导叶关闭规律存在较多的不确定性因素,还应结合关闭规律的敏感性分析以得到一个鲁棒性较好的关闭规律。     

天花板碾压混凝土双曲拱坝运行期温度场及温度应力分析

温度控制是拱坝设计、施工与运行过程中均需重点考虑的因素。以天花板碾压混凝土双曲拱坝为例,分析坝体的实测温度变化规律、实际冬夏两季典型温度场、全年准稳定温度场和封拱温度场,并与设计温度荷载对比,计算和分析温度荷载差异对坝体应力的影响。研究成果可用于指导工程实践并为同类工程提供参考。     

长廊式尾水调压室阻抗孔波动特性的影响分析

采用状态空间法对某尾水管道在室后交汇布置形式的水电站进行了水力机械系统小波动稳定性分析,同时利用考虑水体弹性的特征线法对相同工况进行数值模拟,两者相互验证结果基本一致。随后在保证系统稳定的条件下,针对小波动,研究阻抗孔面积对系统调节品质的影响。结果表明,对于该类布置形式的电站系统,随着尾水调压室阻抗孔面积的减小,机组转速的调节时间减少,调压室涌浪波动振幅呈降低趋势;在满足大波动调节保证要求的条件下,适当减小阻抗孔面积,有利于改善系统调节品质。