矩形钢管混凝土柱温度场及温度应力的有限元分析

基于大型通用有限元分析软件ANSYS,针对某水电站厂房钢混凝土排架柱,建立了矩形钢管混凝土柱三维温度场有限元计算模型,研究矩形柱在外界温升和温降两种情况下的温度及应力变化规律,探讨钢管混凝土柱在火灾下的温度场分布特征,比较了两种不同边界条件对钢管混凝土柱温度应力的影响.分析结果表明,计算成果符合工程实际.

考虑渗流–应力耦合作用的裂缝扩展追踪分析模型

应用无单元法,考虑渗流场与应力场的耦合作用,对岩体内初始裂缝的扩展进行追踪。应力场和渗流场的耦合作用通过以渗透压力和渗透系数为交互因子的迭代计算考虑,其中裂缝区还考虑了裂缝中水对缝壁的拖曳力。首先采用断裂力学最大周向正应力理论,对裂缝的继续开裂扩展做出判断,并确定开裂角,然后对新的结构再进行渗流-应力耦合分析,直至裂缝稳定为止。算例分析表明,所建数值模型能较真实地反映水流对裂缝扩展的影响,并能较好地模拟渗流-应力耦合作用下的裂缝扩展过程。

岩体裂缝扩展的渗流-应力耦合分析模型

应用无单元法,对渗流场和与应力场耦合作用下的岩体裂缝扩展进行追踪。裂缝扩展计算采用断裂力学最大周向正应力理论。应力场和渗流场的耦合作用通过以渗透压力和渗透系数为交互因子的迭代计算考虑,其中裂缝区还考虑了裂缝中水对缝壁的拖曳力。裂缝扩展计算每一步所产生的新结构都要进行渗流-应力耦合分析,直至裂缝稳定为止。算例结果表明,所建数值模型能较真实地反映水流对裂缝扩展的影响,并能较好地模拟渗流-应力耦合作用下的裂缝扩展过程。

瞬态温度场作用的岩体裂缝扩展追踪

应用无单元法建立了瞬态温度场作用的岩体裂缝扩展模型.运用断裂力学理论,分析瞬态温度场作用下岩体表面裂缝尖端温度、应力和应力强度因子的变化规律,研究裂缝扩展的临界条件并追踪裂缝的扩展过程,探讨外界温度变化率以及裂缝深度对裂缝扩展的影响.结果表明:岩体表面裂缝在变化的温度场影响下有可能发展为贯穿型裂缝,破坏结构的整体性;较高的外界温度变化率可能在较短时间和较低温度下造成表面裂缝的扩展,且裂缝深度越大,裂缝开裂也就越容易和越迅速.

洪家渡水电站厂房矩形钢混柱接触分析研究

以大型结构分析程序ANSYS为基础 ,对洪家渡水电站厂房偏心受压钢管混凝土柱进行分析 ,研究了矩形钢管混凝土柱的接触分析模型和计算方法 ,通过比较计算研究了钢管和混凝土间接触面的接触刚度和摩擦系数对结构整体性能的影响 。

猴子岩水电站面板堆石坝面板垂直缝垫缝材料研究

目前,高混凝土面板堆石坝中已开始出现面板接缝混凝土挤压破坏的现象。以猴子岩面板堆石坝已有垫层表面位移成果为依据,建立面板和垫层的子结构静动力有限元模型,采用数值分析方法分析不同垂直缝垫缝材料对面板应力的影响,进而提出垫缝材料的选取建议。结论为,所涉及的两种垂直缝垫缝材料均能有效降低面板的水平向最大压应力和水平向最大压应变,其中桦木方案由于可以有效降低面板坡向压应变,对于防止面板的水平向挤压破坏明显有利,故推荐为垂直缝的垫缝材料。

KLYML水库大坝沥青混凝土面板接头变形有限元分析

新疆KLYML水库大坝为沥青混凝土面板坝,供水灌溉洞穿过大坝中坝段,进水塔塔体置于上游坝坡之中。为了保证防渗体系的整体有效性,确保供水灌溉洞与大坝面板之间的接头能适应两者的相对变形,本文截取供水灌溉洞所在坝段,建立面板接头的有限元精细模型,对进水塔塔身与面板上游坝坡之间的接头以及大坝底部灌溉洞进水口与面板之间接头的三向变形进行计算,为接头的具体结构设计提供依据。同时,为了反映接头部位两侧结构相互作用的影响,对接头部位的摩擦系数选取两种数值进行对比分析。结果表明,供水灌溉洞与大坝面板之间接头的最大张开位移、最大剪切位移和最大沉陷值分别为5.61、3.62和3.69 cm,当进水塔和进水口混凝土结构与面板之间结合力较弱的时候,接头变形会进一步加大。

岩体水力劈裂的应力-渗流-损伤耦合模型研究

利用无单元法追踪裂纹扩展的优势研究模拟岩体水力劈裂的数值分析模型。定义损伤变量以描述岩体的损伤程度对岩体渗透性和强度的影响,建立了岩体水力劈裂的应力-渗流-损伤耦合分析模型,并编制了基于无单元法的计算程序。综合考虑应力、渗流及损伤之间的相互作用影响,分析了具有初始裂纹的岩体平面应力模型的裂纹扩展过程,指出考虑渗流作用时的裂纹扩展角大于不考虑渗流作用时的裂纹扩展角。同时,裂纹内水压力和渗流的作用对于裂纹的扩展方向和扩展长度具有较大的影响。

压力隧洞复合预应力混凝土衬砌修补加固防渗结构计算分析及其施工工艺

复合预应力混凝土衬砌修补、加固防渗方案是在原衬砌混凝土上二次浇筑一高性能纤维混凝土薄层,在新老混凝土中间设置薄钢板,通过在老混凝土表面开槽等手段,在老混凝土与防渗层之间形成一密闭中空的环形空间。利用水泥浆通过有限的径向位移对新浇筑的薄层混凝土根据需要人为地施加某一数值与分布的均布压应力,使二次衬砌混凝土层具有一定数值的环向预压应力。通过对新衬混凝土屈曲破坏和新老混凝土联合受力的分析表明,对于大洞径,选择外加预应力法对新内衬混凝土层施加预应力,理论上是可行的,这样可以分担部分的内水压力,而使该方案具有预应力混凝土补强加固效果及复合防渗功能。其优点是不仅省去预应力筋,达到防渗加固效果,而且施工简便,损失过水断面较小。

新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术研究

本文提出了一种新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术。该项技术根据厚壁圆筒承受内外水压力理论,利用围岩的抗力作用,采用外加预应力法,在围岩和衬砌混凝土之间安装一种圆环形扁千斤顶设备,根据需要利用水或水泥浆通过有限的径向位移对隧洞衬砌混凝土层外部人为地施加某一数值与分布的均布压应力,用以部分或全部抵消内水压力所产生的拉应力。其优点是省去了预应力钢筋,且施工简便。模拟试验证明,利用水或水泥浆施加预应力法是可行的。有限元计算结果表明,在隧洞衬砌混凝土外层间隔施加预应力时,衬砌混凝土中的应力能够满足工程需要。

承受高内、外水压力的隧洞结构设计建议

隧洞常采用的预应力钢筋混凝土衬砌需承受高内水压力,常规有粘结或无粘结预应力钢筋混凝土衬砌需耗费大量预应力钢材、锚具和普通钢筋,而且应力分布不均匀,施工麻烦,针对这些缺点提出外加预应力衬砌法,即在围岩和衬砌混凝土之间安装一种圆环形扁千斤顶设备,根据需要人为地给隧洞衬砌施加某一数值和均匀分布的反向荷载,即外加均布荷载,用以抵消内水压力所产生的拉应力。针对高外水压力的治理,建议首先采用固结灌浆封堵,然后再将渗漏过来的水采用抽排水系统排走以有效减小外水压力。

新疆某混凝土重力坝运行期温度场和应力场反馈分析

新疆某混凝土重力坝自2007年开工以后,主河床坝段布置了温度计对大坝进行温度场的现场观测,至2012年积累了5年的温度观测资料。本研究依据已取得的现场温度观测资料,通过三维有限元反馈仿真分析,进一步校准仿真计算的边界条件和有关参数,达到提高大坝温度场和应力场预测精度的目的。研究表明仿真计算采用的方法是正确的,计算参数及边界条件也基本符合大坝的实际情况,完全可以满足大坝后期温度场及应力场预测的要求。大坝应力场计算结果显示,大坝在运行阶段受环境因素等影响,局部区域施加的温控措施的效果有所减弱,导致这些区域出现应力超标的现象,建议采取相关措施进行预防和处理。

用罚函数无单元法分析有自由面的稳定渗流场

详细推导了无单元Galerkin法求解有自由面渗流问题的基本方程.采用罚函数法处理渗流边界条件,并给出选取罚因子的具体表达式.编制了相应的无单元法计算程序,并计算了覆盖层上均质土坝的渗流场.计算结果表明,用罚函数法处理渗流边界条件,计算精度高,该法用于无单元法分析渗流问题是可行的.

端点抑制经验模态分解在加固大坝分析中应用

文章将经验模态分解法应用于大坝补强加固趋势量的提取,并据此对大坝补强加固效果进行评价.针对经验模态分解中的端点效应导致分解结果失真的情况,引入了窗函数法对端点进行抑制,有效地保证了经验模态分解趋势量的质量.对大坝补强加固后坝基扬压力的趋势量分析结果表明,该方法能很好地反映大坝运行情况的真实变化趋势,具有广阔的应用前景.

基于数据挖掘的危险源辨识技术

在对水利水电工程施工事故的危险源进行辨识时,传统的辨识方法主观性过强,效率与准确度不高。采用基于数据挖掘的危险源辨识技术对历史施工事故数据进行挖掘,通过研究施工事故、危险源以及能量体的关联属性构建合理的关联规则,提高了危险源辨识的效率和准确度。实际应用结果表明,该方法切实可行,能够较为准确、高效地辨识各类危险源。

新疆冲乎尔碾压混凝土重力坝底孔温控仿真分析

地处高寒地区的冲乎尔碾压混凝土重力坝运行后多个部位出现渗水,坝体存在多处裂缝。本文以底孔坝段为例进行温控仿真分析,模拟碾压混凝土坝施工过程、混凝土分区、外界气温和温控措施等,得出大坝温度和应力的变化过程及规律。计算结果表明底孔坝段存在多处温度应力超标现象。

某水电站厂房牛腿裂缝检测及成因分析

对某水电站厂房牛腿裂缝进行了详细的调查与检测,对牛腿混凝土进行了多项无损检测,同时对牛腿结构进行了复核计算。采用有限元数值模拟对温度影响下的牛腿受力状态进行了计算,分析了裂缝出现的原因,计算结果与牛腿裂缝形式非常吻合。分析表明,不合理的支座型式及温度应力是牛腿产生裂缝的主要原因,在设计时应考虑温度应力的作用,支座在构造做法上应采取合理措施减少约束应力。文末还针对牛腿破坏的现状,提出了处理方案与加固对策。

新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术及其有限元分析

本文提出了一新型预应力混凝土衬砌压力隧洞技术,即:在厚壁圆筒承受内外水压力时,利用围岩的抗力作用,采用外加预应力法,在围岩和衬砌混凝土之间安装一种圆环形扁千斤顶设备——用薄钢板制成的中空圆环形压力囊,并根据需要利用水或水泥浆通过有限的径向位移对隧洞衬砌混凝土层外部人为地施加某一数值与分布的均布压应力,用以部分或全部抵消内水压力所产生的拉应力。其优点是不仅省去了预应力钢筋,而且施工简便、经济合理。还利用三维有限元法,分析了在隧洞衬砌混凝土外层间隔施加预应力时衬砌混凝土中应力的变化。计算结果表明,该技术是可行的,效果十分明显,可应用于实际工程。

己建压力隧洞复合预应力混凝土衬砌修补加固关键技术研究

提出一种复合预应力混凝土衬砌修补、加固防渗方案,该方案在原衬砌混凝土上,二次浇注一高性能纤维混凝土薄层。在新老混凝土中间设置薄钢板,通过在老混凝土表面开槽等手段,在老混凝土与防渗层之间形成一密闭中空的环形空间。利用水泥浆通过有限的径向位移对新浇注的薄层混凝土根据需要人为地施加某一数值与分布的均布压应力,使二次衬砌混凝土层具有一定数值的环向预压应力。这样可以分担部分的内水压力,而使该方案具有预应力混凝土补强加固效果及复合防渗功能。其优点是不仅省去预应力筋,达到防渗加固效果,而且施工简便,损失过水断面较小。

CHE水电站引水坝段裂缝成因温控仿真分析

新疆CHE大坝在投入运行后出现多个部位渗水,其中坝体裂缝和碾压层面及越冬水平面的渗水均以发电引水坝段最为严重。选取发电引水坝段进行温控仿真计算,计算中考虑大坝的实际浇筑过程和采用的各项温控措施,得出大坝混凝土的温度和应力在时间和空间上的分布规律,重点研究大坝实际开裂部位对应的应力分布情况,从温控角度分析这些裂缝出现的原因,同时分析运行期拆除保温板对大坝目前应力状态的影响规律,为后期大坝修补加固提供技术支撑。结果表明:①温度裂缝的主要诱因是混凝土的浇筑温度较高、预埋冷却水管的区域较少,大坝表面永久保温措施不足,后续拆除保温措施也对大坝的温度和应力产生了一定负面影响;②需对危害性较大的裂缝进行灌浆处理,并对大坝下游面等漏水比较严重的区域进行及时修补处理,对大坝临空表面尤其是下游面重新采取保温措施。