结构非线性特性对金属蜗壳结构应力影响分析

应用ABAQUS有限元软件,结合实际工程,对不同埋设方式蜗壳进行了三维非线性有限元计算,分析了各种结构的非线性特性对蜗壳结构受力状态的影响。结果表明,垫层蜗壳结构中,接触非线性特性考虑与否对数值分析结果影响较大,而是否考虑混凝土的开裂非线性则影响较小;直埋蜗壳结构中,混凝土采用弹塑性模型时,钢衬应力水平相比采用线弹性模型可提高50%以上,混凝土结构开裂非线性对数值分析结果影响明显,而是否考虑钢衬与混凝土间接触非线性特性,则对数值分析结果影响较小。明确各种结构非线性特性对数值计算结果的影响程度,能便于工程设计人员更为有效地利用数值分析手段进行蜗壳结构设计。

升船机塔柱钢筋混凝土横梁裂缝开展的非线性分析

某升船机塔柱的顶部横向联系梁的梁系结构复杂,跨度大,所受荷载大,其横梁的主拉应力远超过混凝土的抗拉强度标准值,不可避免地会出现开裂现象。针对该塔柱顶部横梁的宽槽施工方案,采用钢筋混凝土开裂的材料非线性有限元方法以及子模型技术,分析横梁裂缝的分布、发展、变化规律,复核最不利工况下的裂缝宽度是否满足设计要求。计算中按照横梁一端先简支后固支的施工顺序,模拟宽槽回填施工过程,考虑宽槽回填前横梁与牛腿之间的接触滑移。根据分析结果提出了钢筋布置优化措施,以及施工缝布置改进措施,研究成果可供类似工程参考。

坝体和库水及坝基相互作用动静力分析研究

国家“八五”攻关高拱坝建设关键技术方面的研究内容主要包括：岩体裂隙渗流与高拱坝稳定性分析；高拱坝三维非线性开裂计算方法研究；高拱坝抗震设计；拱坝可靠度分析；高拱坝安全监测自动化、反馈分析及专家系统等。研究成果在多方面取得突破，提供了先进的分析计算方法，把我国高拱坝设计水平提高到了一个新的高度。

充水保压蜗壳三维非线性仿真与承载力研究

基于混凝土弹塑性损伤模型和接触非线性理论,采用仿真算法对充水保压蜗壳进行三维非线性仿真分析并对其进行超载计算,研究内水压力上升过程中钢蜗壳和钢筋应力、外围混凝土损伤区、机墩结构位移和座环变形的变化规律以及结构的超载能力。结果表明,内水压力达到保压值以前,钢蜗壳几乎处于单独承载状态,应力增加较快;在设计内水压力作用下,外围混凝土局部有较小范围的损伤,钢筋应力较小;超载系数大于1.1以后,外围混凝土的损伤区域和损伤程度迅速增大,机墩和座环的变形明显;但超载系数达到1.5时,蜗壳结构仍然具备一定的安全裕度。三维非线性仿真算法更加符合工程实际,应该在充水保压蜗壳结构的设计和研究中推广采用。

大型水电站蜗壳结构优化研究

针对溪洛渡水电站蜗壳埋设方式研究中的水泵房墙体贯穿性裂缝问题,采用钢筋混凝土非线性有限元方法进行优化研究。研究结果表明,对于垫层敷设至135°方案,局部增加钢筋或增加墙体厚度均不能阻止贯穿性裂缝的产生,在未采取其他工程措施的条件下,垫层应至少敷设至180°断面。水泵房墙体加厚前后的裂缝分布以及应力状态表明,对于蜗壳这种有限裂要求的大型复杂水工结构,在进行线弹性设计配筋的基础上,还应该进行钢筋混凝土开裂非线性仿真分析,即在考虑混凝土的非线性本构关系、钢筋与混凝土的相互作用关系、混凝土裂缝扩展过程等的基础上,才能设计出既满足机组安全稳定运行要求又经济合理的蜗壳结构。

杭申线老桥顶升立柱接长设计及结构分析

为满足航道等级提升的需要,杭申线老桥采用顶升施工接长立柱的设计方案来提高桥梁高度。这里细长立柱的接长设计是关键内容之一。重点阐述了立柱接长设计所需要考虑的荷载工况、立柱长细比的正确计算、承载力以及裂缝宽度的验算;此外,为验证设计还进行了必要的地震反应谱分析以及钢筋混凝土的非线性分析。

Abnormality diagnosis of cracks in the concrete dam based on dynamical structure mutation

A method of the fuzzy cross-correlation factor exponent in dynamics is researched and proposed to diagnose abnormality of cracks in the concrete dam. Moreover, the Logistic time series changing from period-doubling bifurcation to chaos is tested first using this method. Results indicate that it can distinguish inherent dynamics of time series and can detect mutations. Considering that cracks in the concrete dam constitute an open, dissipative and complex nonlinear dynamical system, a typical crack on the downstream face of a concrete gravity arch dam is analyzed with the proposed method. Two distinct mutations are discovered to indicate that the abnormality diagnosis of cracks in the concrete dam is achieved dynamically through this method. Furthermore, because it can be directly utilized in the measured crack opening displacement series to complete abnormality diagnosis, it has a good prospect for practical applications.