坝内埋管管周混凝土拉应变影响因素分析

以某水电站坝内埋管为原型,建立了坝内埋管管周混凝土应变的分析数字模型.影响坝内埋管管周混凝土拉应变的因素包括:管顶混凝土厚度、管径、钢筋用量、温度应力等.针对各影响因素,利用有限元方法,采用ANSYS软件计算出各影响因素变化条件下的管周混凝土拉应变值,以比较得出不同影响因素对混凝土拉应变的影响规律,为进一步开展坝内埋管结构极限状态和设计方法的研究提供依据.     

坝内埋管结构的受力性态与破坏特征研究

为了比较准确地研究坝内埋管结构破坏特征与设计水头、埋管直径及管顶混凝土的关系,搜集了国内21座已建大坝埋管结构的相关资料,采用ANSYS软件,利用有限元法对不同设计水头、不同管顶混凝土厚度H与埋管直径D的坝内埋管结构的受力性态和破坏特征进行了研究.根据研究成果,提出了此种结构应据应变极限状态建立其设计计算方法的建议.     

坝内埋管结构的极限状态与设计方法研究

针对以钢筋屈服为标志的承载力极限状态和以此极限状态为依据的配筋计算方法不能完全反映联合承载坝内埋管结构的实际的情况,提出了以管周混凝土拉应变值达到埋管结构临界应变极限值时的状态为埋管结构的极限状态,并据此建立了钢衬钢筋混凝土坝内埋管结构的设计计算方法,为同类结构的工程设计提供参考。     

重力坝分层浇筑模拟对应力变形结果影响分析

在高混凝土重力坝坝体变形和应力状态数值分析中，是否考虑混凝土分层浇筑过程和分步施加自重荷载对其计算结果有重要影响。利用有限元分析软件ANSYS的单元生死功能，模拟大坝浇筑过程，分步施加自重荷载，得到施工期坝体的变形和应力状态，并与一次性施加自重荷载方式的计算结果比较，研究混凝土分层浇筑对坝体变形和应力的影响。结果表明，一次性施加自重荷载的方式使坝体倾向上游的变形增大，坝踵压应力和坝趾拉应力增大；而考虑混凝土分层浇筑过程得出的坝体变形和应力结果更加符合实际。     

大型混凝土坝体压力管道的结构型式

混凝土坝坝体压力管道是埋设在坝体内或固定在坝面上的压力输水管道。对于混凝土坝坝后式水电站,采用坝体压力管道输水往往是最经济合理的。这种布置方式与河岸引水的岸边厂房布置相比,进水口设于坝体,结构紧凑,引水长度短,水头损失小,机组调节保证好,造价低,运行集中方便。但是,管道安装会干扰坝体施工,坝内埋管空腔削弱坝     

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。     

坝下埋管混凝土面板堆石坝关键技术研究及应用

混凝土面板堆石坝坝下埋管存在压力管道渗漏引起坝体接触冲蚀破坏及埋管坝段与主河床坝段的不均匀沉降变形。为此,开展坝下埋管混凝土面板堆石坝在压力管道结构、大坝的填筑料、填筑分区、面板及分缝止水、坝下埋管部位安全监测、大坝静动力应力应变分析、大坝渗透稳定性、施工方法、大坝预沉降技术等方面进行了研究,其研究成果已经在青海积石峡水电站和新疆哈巴河山口水电站应用并获得成功,该成果可应用于相类似的混凝土面板堆石坝工程。     

碾压混凝土坝变形一级监控指标的拟定方法

针对碾压混凝土坝薄层碾压的结构特点，引入渗流场与应力场耦合的数学模型分析坝体在水荷载、温度荷载等作用下引起的弹性位移分量，采用粘弹性有限元计算坝体在水荷栽等作用下引起的时效位移分量，讨论碾压混凝土坝变形一级监控指标的拟定方法，并应用于实际工程。     

坝肩岩体地震残余变形对小湾拱坝安全影响

用有限元模拟拱坝坝体、非连续接触单元模拟坝肩，计算了在设计地震荷载作用下小湾拱坝坝肩残余位移和坝体应力。以拉应力达到坝体混凝土抗拉强度为控制标准，得出坝肩岩体的动力稳定安全系数。计算结果表明，小湾拱坝坝肩仍具有一定的安全度。     

混凝土塑性对坝内埋管承载力影响的试验研究

在水电站坝内钢管及周围坝体的应力和强度分析中,通常将混凝土作为线弹性体。但是,用现代技术测得的混凝土轴心受拉应力应变全过程曲线证明,混凝土具有相当大的塑性软化性能。作者通过6组坝内钢管仿真材料模型试验,得到如下结论:混凝土的塑性性质对于坝内埋管这类结构(混凝土内拉应力呈集中状态)的承载力,与线弹性分析结果比较,超载系数明显增大,约为2.5～6.9,最大应变的平均值达720×10~(-6)。笔者认为,若将这一原理应用于工程设计中,必将会取得显著的技术经济效益。     

重力坝坝身管道布置形式对其抗震性能的影响

为研究重力坝坝身管道布置形式对管道抗震性能的影响,对浅埋式背管、联合承载坝内埋管和设垫层坝内埋管3种布置形式分别建立了管道与大坝整体三维有限元模型,采用时程分析法进行地震响应分析。研究表明:3种布置下钢管的动应力均较小,管道布置形式对其影响不大;管道混凝土腰部和顶部的动应力均较大,属于结构抗震薄弱环节;当管道部分露于坝体之外时,管道上弯段和斜直段动应力较大,特别是上弯段是抗震最不利之处;将管道全部埋入坝体能有效减小上述管段应力,抗震优势明显,钢管外是否设垫层影响很小。     

几内亚苏阿皮蒂水电站坝坡明管设计研究

苏阿皮蒂水电站主坝为碾压混凝土重力坝,最大坝高120 m,发电厂房为坝后式地面厂房。电站压力钢管采用坝坡明钢管,单管单机布置。为了解该钢管在内水压力、温度荷载及地震作用下的应力变形规律,对大坝、管道及厂房建立三维模型,利用有限单元法进行计算分析,重点研究了静、动力工况下管道位移、支座滑动、伸缩节变形及压力钢管应力分布规律。结合该工程实际,利用有限元方法对坝坡明钢管进行了计算校核,以期对我国坝坡明管的设计提供参考。     

坝后背管承载安全性能研究

采用钢筋混凝土非线性有限元法,考虑混凝土软化和分期施工过程,研究了某坝后背管的管坝接缝面应力状态、管道钢材应力和管道外包混凝土裂缝宽度,并且针对调速系统误操作引起的超载作用,研究了背管内水压超载破坏过程,评价了管道的承载安全性能,提出了减少配筋量和提高结构安全度的措施。研究表明:管道设计方案能够安全承载,结构的内水压超载安全系数为2.03;在规范"轴对称"配筋设计方法基础上,管道约束区可适当减少配筋量,环向断面不同位置可采用不同配筋量;提高主变平台以上局部管道的混凝土标号,可使结构破坏形式由局部失稳转化为整体失稳或强度破坏,能提高结构的整体安全度。     

龙开口电站钢衬钢筋混凝土坝后背管非线性分析

龙开口水电站采取钢衬钢筋混凝土坝后背管的结构形式。应用非线性有限元理论,分析得到了该坝后背管结构的承载规律,研究了钢衬和外包钢筋混凝土的应力、位移分布规律,以及钢衬的承载比例。分析结果表明,随着内水压力增加,钢管承载比例系数经历了减小、增加、再减小的过程;在设计水头作用下,坝后背管结构安全系数满足设计要求。钢衬钢筋混凝土坝后背管是一种经济、安全、合理的结构形式,应用前景广阔。     

埋入式压力引水钢管静动力响应分析

选取西南地区某Ⅰ等大（1）型水利工程碾压混凝土重力坝埋入式压力引水钢管作为研究对象,在常规静力分析的基础上,通过振型分解反应谱法分析坝体内埋入式压力引水钢管在场地谱设计地震作用下的动力响应情况。计算结果表明：常规静力作用下引水钢管的位移及应力均较小,压力引水钢管能够保证良好的工作性状,但在地震作用下,坝体进水口、阀室顶部和压力引水钢管转弯及岔管接头处均存在较为明显的应力集中现象,最不利静动荷载叠加时这些区域附近的混凝土材料将有小范围超过其抗拉强度,需在这些区域开展针对性的加强措施,以保障工程安全运行。     

坝体变位和内水压力对坝后背管结构应力的影响

用三维接触单元模拟背管与坝体接触面，分析坝体变形和内水压力对李家峡坝后背管结构应力的影响。坝体变位对背管结构轴向应力的影响表现为上部为拉应力下部为压应力，并且拉应力由背管的上弯段向下弯段逐渐减小，部分轴向拉应力值大于混凝土设计抗拉强度；背管内水压力对背管结构环向应力的影响表现为环向拉应力，并且管腰外缘和管顶内缘混凝土环向拉应力是混凝土设计抗拉强度的2．4倍。根据应力的大小分布可以确定，坝体变形是背管产生较大轴向拉应力的主要因素，是产生环向拉应力的次要因素；内水压力是使背管产生较大环向拉应力的主要因素，是产生轴向拉应力的次要因素。     

下游坝面钢衬钢筋混凝土管道温度应力试验分析

三峡电站等工程采用下游坝面钢衬钢筋混凝土管道 ,这种管道型式新颖 ,无规范可依。在运行时管壁混凝土开裂 ,及在温度荷载作用下应力和变形情况如何 ,是这类管道结构中尚未解决的重要问题之一。通过仿真材料模型试验及非线性有限元法 ,对带裂缝的钢衬钢筋混凝土管道在内外温度差作用下的温度应力及变形进行了研究 ,获得了可靠的成果 ,为管道设计提供了重要依据     

下游坝面钢衬钢筋混凝土管道温度应力试验分析

三峡电站等工程采用下游坝面钢衬钢筋混凝土管道,这种管道型式新颖,无规范可依。在 运行时管壁混凝土开裂,及在温度荷载作用下应力和变形情况如何,是这类管道结构中尚未 解决的重要问题之一。通过仿真材料模型试验及非线性有限元法,对带裂缝的钢衬钢筋混凝 土 管道在内外温度差作用下的温度应力及变形进行了研究,获得了可靠的成果,为管道设计提 供了重要依据。     

坝后背管结构有限元分析探讨

以李家峡坝后背管为依托,借助具有强大结构分析功能的有限元软件ANSYS分析坝后背管结构应力状态。经分析单元尺度对坝后背管混凝土、钢筋的应力影响小于对钢管的影响;坝体与背管混凝土接缝面的力学效应对背管混凝土、钢筋、钢衬的应力影响很小;计算所得的应力大小规律与类似工程模型试验所得的应力分布规律完全一致,其计算值与规范中用弹性中心法所得的应力值基本接近。     

坝后背管渐变段钢衬的有限元分析

以某水电站进水口渐变段为研究对象,对其进行结构应力分析。通过计算,给出钢衬与坝体间的连接应力及分布状态,提出加强措施保证钢衬与坝体混凝土的联结强度,以防止进水口钢衬与混凝土剥离而使钢衬发生屈曲变形,从而为进水口渐变段钢衬结构的设计提供了理论依据。