寒冷地区坝内垫层管运行期温度效应及保温措施研究

为研究寒冷地区温度变化及保温措施对坝内垫层管外包混凝土开裂状况的影响,基于混凝土塑性损伤模型,考虑运行期的温度作用,对某水电站坝内垫层管进行非线性有限元分析。结果表明:由于垫层的铺设,正常运行工况下管道混凝土几乎无损伤,管道表面不会出现宏观裂缝;但在温降工况下管道顶部混凝土损伤较严重,而在温升工况下管道底部混凝土损伤更明显,相应损伤区域的钢筋应力也明显增加;坝面保温板的铺设能够有效降低结构所承担的温度荷载,改善混凝土损伤状况,降低钢筋应力,且随着保温板厚度的增加其作用效果逐渐显著,但当增加到一定程度后,其作用效果趋于稳定,同时考虑投资等工程实际情况,不宜过度增加保温板厚度,建议保温板厚度由裂缝宽度控制。

某水电站地面明钢管自振特性与减振研究

结合某水电站地面明钢管实际工程,采用有限单元法研究了管内脉动压力作用下明钢管斜直段后段采用垫层管形式对钢管振动的影响。结果表明:采用垫层管形式可分散明钢管低频段的各阶自振频率,并使铅直向与上下游方向上具有较高有效模态质量的自振频率得到提高。垫层管形式对低频脉动下明钢管斜直段具有明显的减振效果,但不利于高频脉动下的钢管抗振;在低频脉动压力作用下通过减小垫层管垫层包角到一定值可以进一步提高减振效果。

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。

全埋式钢衬钢筋混凝土管道与坝内垫层管比较分析

结合某坝后式水电站工程实例,对全埋式钢衬钢筋混凝土管道方案进行了平面非线性有限元分析,比较了不同管坝接缝面连接形式(垫层、冷缝、固结)对结构受力特性的影响.计算结果表明:垫层接缝方案可以有效地减少内水压力传至坝体,冷缝连接方案次之,固结方案最为不利,因此从坝体安全性角度考虑,建议在工程中使用垫层接缝方案.在坝址区域地震烈度较高或者对管、坝混凝土开裂有严格控制的工程中,建议使用坝内垫层管方案,这样不仅可以保证坝体及管道抗震安全,又能使钢管承担更多的内水压力,减少或避免管道及坝体混凝土开裂.