弧门型钢混凝土闸墩内型钢布置形式研究

为研究闸墩内型钢布置形式对闸墩工作性能的影响,依据弧门支座附近闸墩局部受拉区配钢量不变原则,基于ANSYS软件建立不同布置形式的型钢混凝土闸墩模型,分别从闸墩位移、应力、裂缝分布和承载能力4个方面对闸墩内型钢布置角度和数量对闸墩工作性能的影响进行对比分析,得出型钢布置形式对型钢混凝土闸墩工作性能的影响规律。结果表明:对称荷载作用下,随着型钢数量增加,型钢混凝土闸墩位移、应力逐渐减小,承载能力逐渐增强;非对称荷载作用下,随型钢数量的增加,闸墩位移先减小后增大,闸墩应力变化不明显,闸墩承载能力先增强后减弱;保持型钢数量不变,随着布置角度的增加,型钢混凝土闸墩位移、应力先减小后增大,型钢布置扩展角为20°~30°时,闸墩裂缝扩散速度较慢。综合考虑,提出型钢混凝土闸墩内采用三根型钢以25°扩展角进行布置时为较好布置形式,这一结论在型钢混凝土闸墩设计中具有推广和应用价值。     

型钢布设方式对型钢混凝土闸墩工作性能的影响研究

为了确定型钢混凝土闸墩结构内最优的型钢布设形式,利用ANSYS软件对闸墩进行有限元数值计算分析。基于两种不同计算工况下3种不同数量型钢布设方式所得到的有关型钢位移、闸墩裂缝范围、闸墩应力以及型钢应力的计算结果,得出型钢布设根数为3根时各方面工作性能均较优。在此基础上继续研究型钢布设角度和长度对闸墩工作性能的影响,最终得出在3根型钢布设时,型钢之间的夹角为12.5°、型钢长度为一长两短的布设方式最为理想。研究成果可为型钢混凝土闸墩结构的设计提供理论支撑。     

考虑黏结滑移的型钢混凝土弧形门闸墩型钢锚固长度研究

为探讨确定型钢混凝土弧形门闸墩型钢锚固长度的方法,在以往研究型钢混凝土黏结性能试验成果的基础上,建立了型钢混凝土闸墩的型钢与混凝土黏结滑移本构关系,并参照黏结型锚杆的"中性点"理论来定义型钢的锚固段,建立了型钢混凝土闸墩有限元模型,分析不同的型钢锚固长度对闸墩工作性能影响。通过运用模拟退火算法准则结合ANSYS软件自带的参数化设计语言(APDL)编写程序,求解以混凝土强度、型钢配钢量和保护层厚度为影响因素的型钢混凝土闸墩型钢的最短锚固长度。研究表明:以闸墩型钢受拉屈服和锚固失效同时出现为限定条件,通过回归分析建立的以闸墩混凝土强度、型钢配钢量和混凝土保护层厚度为变量的型钢锚固长度下限计算公式是基本合理的。     

型钢混凝土支座预应力闸墩结构应力分析与研究

以岸堤水库溢洪闸预应力闸墩为研究对象,遵循《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-2009)的相关规定,对预应力闸墩的承载力和抗裂控制进行计算,并应用大型通用有限元计算软件ansys对溢洪闸预应力闸墩进行了三维应力分析研究,得到了典型工况下的闸墩颈部与型钢牛腿结合部位的混凝土内部应力分布情况,分析结果为岸堤水库溢洪闸墩预应力体系的设计与优化提供了依据。     

型钢混凝土闸墩的时变可靠度分析

型钢混凝土闸墩是一种刚度大、承载力高的新型闸墩结构.为了研究型钢混凝土闸墩的时变可靠度,基于结构可靠度理论,把时间作为变量,将混凝土的抗压强度作为随时间变化的参数,以10年作为一个时间点,利用ANSYS概率设计模块中的响应面法拟合出响应面方程,结合JC法计算出型钢混凝土闸墩的可靠指标,研究其在设计基准期内的可靠指标的变化趋势,通过灵敏度图分析各个参数对闸墩可靠度的影响.结果表明:在设计基准期内,型钢混凝土闸墩在对称和非对称工况荷载作用下的可靠度变化趋势均是先增大再减小,总体变化趋势是减少的.闸墩在对称工况荷载作用下20～30年的可靠指标下降较快,非对称工况荷载下则在10～20年期间下降较快.随着时间和抗力的变化,非对称工况荷载下的闸墩可靠度减小的速度较快,应尽量减少闸墩在非对称工况下运行的时间.     

某泄洪排沙闸预应力边墩有限元计算分析

采用三维有限元方法,在不同荷载组合下,计算分析了预应力边墩在不对称荷载作用下闸墩颈部、锚块等关键部位的应力分布规律.结果显示:施加预应力可以解决承受大吨位弧门推力边墩的高拉应力状态;锚块受力基本合理,只在空腔前后出现较大拉应力,应根据结构受力状态进行配筋;闸墩的高拉应力区主要分布于闸墩颈部,但拉应力较小,能够满足预应力混凝土结构对拉应力的要求,闸墩结构安全.     

基于内聚力模型的型钢混凝土闸墩开裂数值模拟研究

基于内聚力理论并结合有限元法，以邕宁水利枢纽拦河闸坝为例，分析了闸墩的开裂和裂纹分布，获得了闸墩开裂荷载、初始裂纹位置、开裂范围和裂纹宽度等局部信息。研究表明，型钢混凝土闸墩的裂纹最先在闸门挡水侧牛腿的上、下角点产生，随着施加荷载增大，牛腿闸门支撑面与墩体交线布满裂纹，并从上、下角点沿着墩体和牛腿支座上、下交线扩展；在对称荷载和非对称荷载作用下，型钢混凝土闸墩的开裂荷载/设计荷载分别约为0.656和0.624;1倍设计荷载作用下的最大裂纹宽度均小于0.3 mm,型钢混凝土闸墩的抗裂性能满足相关规范对结构裂纹宽度限值的规定。     

基于应力吸收层的水闸闸墩温度应力试验

为减少闸墩温度应力,提出了在水闸底板与闸墩间连接处设置一层橡胶混凝土作为应力吸收层的新措施。以山东省仁河水库泄洪闸为例,测试采用改良措施后的闸墩中心位置的温度及其应力发现:设置有应力吸收层的闸墩中心温度与普通混凝土闸墩基本一致;混凝土温度应力小于普通混凝土闸墩,最大温度应力为3.0 MPa,为普通闸墩的62.5%。相关措施可供其他类似工程借鉴。     

基于单弹簧联结单元法的白鹤滩拱坝孔口配筋非线性有限元分析

采用单弹簧联结单元法及混凝土四参数损伤模型,对施工期工况下白鹤滩拱坝的6~#底孔结构进行了钢筋混凝土三维非线性有限元计算,分析了配筋对孔口结构应力状态的影响,以及配筋后混凝土的损伤情况、钢筋应力分布及裂缝开展宽度等。结果表明,加入钢筋对该孔口大部分区域的混凝土应力影响不大,但会使大梁、下游闸墩等拉应力较大部位的应力状态有所改善;该孔口中仅在大梁与闸墩结合处发生轻微损伤,加入钢筋能在一定程度上限制损伤的增大和扩展;6~#底孔中钢筋应力不大,裂缝开展宽度满足规范要求。     

闸墩混凝土温度裂缝及预防措施

对闸墩混凝土的温控和防裂进行了研究，指出闸墩混凝土温度裂缝影响因素主要有混凝土材料性能、气温骤降、闸墩尺寸、浇筑层厚度、浇筑温度、间歇时间、拆模后混凝土表面保护措施、浇筑仓面保护方式、通水冷却方式等。从控制温度、改善约束条件、增强混凝土抗裂性能等方面，提出了防止闸墩混凝土裂缝、减小温度应力的措施。     

动水动土共同作用下重力坝的地震响应分析

采用振型分解反应谱法,分析了在动土和动水同时作用下混凝土重力坝的自振特性和地震动力响应,重点研究了溢流堰、闸墩等关键部位的应力分布状态。结果表明:闸墩与底孔交界附近因几何形状突变而产生了拉应力集中现象,拉应力值较大,范围较大;大梁与闸墩交界处,在弧门推力作用和几何形状突变等因素的影响下,产生了较大的主拉应力和主拉应力区,在配筋计算时应予以注意;大坝整体上的应力能满足抗震要求,坝体局部区域范围很小的拉应力不会影响大坝的安全。     

钢筋混凝土结构开裂的非线性模型应用研究

本文采用三维非线性有限元方法,选用塑性损伤及弥散裂缝模型模拟混凝土,选用通用的理想弹塑性模型模拟钢筋。首先对钢筋混凝土悬臂梁开裂后应力进行计算,计算结果与解析解的对比验证了模型的正确性;然后将上述模型应用于实际工程—丹达河水电站拱坝闸墩的计算分析中。结果表明:采用上述模型时,计算结果合理,对于混凝土材料非线性关系的模拟是行之有效的,以丹达河水电站拱坝闸墩为例,计算成果可作为闸墩配筋设计的依据。     

混凝土闸墩分层浇筑时间间隔的优化控制

在大体积混凝土分层浇筑过程中,浇筑间隔是控制混凝土温度裂缝产生的一个重要因素。针对混凝土闸墩分层浇筑时间间隔问题,通过对分层浇筑施工过程中闸墩温度应力进行分析,阐述了分层浇筑对闸墩应力的影响,并结合实例提出控制浇筑时间间隔、优化工程施工的方法。结果表明:该闸墩工程一、二期混凝土浇筑时间间隔为12 d时温度应力和保证系数均达到最佳值。以闸墩表面温度应力为控制指标,选取合理的间隔时间,不仅能降低表面温度应力、避免温度裂缝的出现,而且还可以加快施工进度、缩短施工周期。     

石山口水库闸墩施工期温度分析

分析了混凝土闸墩温度裂缝产生的原因、温度变化和温度应力发展过程。对石山口水库闸墩中增设膨胀混凝土带后的施工期温度进行了实时监测,为了解混凝土水化热温度变化规律提供了实测依据,并与普通混凝土闸墩进行对比。结果表明,在闸墩中增设混凝土膨胀带效果良好,为混凝土闸墩施工期防裂提供了一种新的方法。     

混凝土大坝闸墩开裂机理及其加固措施

研究了混凝土大坝闸墩由于气温的交替变化引起开裂的力学机理。采用有限元数值计算方法,分析了混凝土大坝闸墩一年四季的温度场和应力场分布。数值计算结果表明,在寒冷季节混凝土大坝闸墩的温度拉应力会超过混凝土的抗拉强度。针对丰满混凝土大坝闸墩开裂的工程实际问题,提出了闸墩加固修补方法,包括钢筋预应力锚索、混凝土灌浆和表面修复等技术。     

闸墩温度应力与开裂关系的研究

闸墩开裂是水闸建设的关键问题之一,为了分析闸墩开裂的真正原因,找出具有针对性的加固措施,采用全过程仿真粘弹性空间有限单元法,对混凝土闸墩浇筑过程的因素进行了敏感分析,共计算了7个闸墩长度、7个闸墩厚度、3种地基情况下的全部应力分量,计算结果表明闸墩的长度、厚度和地基情况对闸墩应力均有一定的影响,但闸墩长度不是闸墩温度应力的控制因素。在岩石地基上,当闸墩厚度超过2.0 m时,第一温度主应力超过混凝土的抗拉强度,温度应力成为控制闸墩开裂的绝对关键因素;在岩土地基上闸墩的开裂不仅仅只是由温度应力引起的,其它因素如外加荷载和地基的不均匀变形等也起很大的作用。     

泵浇混凝土闸墩裂缝成因计算分析

结合混凝土材料特性，分析了泵浇混凝土闸墩裂缝的形成与发展机理，对闸墩混凝土温度应力、收缩应力进行了分析计算。在此基础上，以沱河闸墩裂缝为例进行了计算分析，最后，地减少混凝土温度收缩裂缝提出了几点认识。     

温度湿度耦合作用下的闸墩受力与开裂特性分析

水闸是常见的水工建筑物,闸墩部位受力情况复杂,容易出现变形和裂缝。鉴于闸墩裂缝主要由温度、混凝土干缩、湿度等因素导致,以2级建筑物为水闸工程为研究对象,建立三维有限元模型,分析施工期间闸墩的温度差和湿度场变化情况,研究温湿度共同作用下闸墩受力与开裂特性。研究表明,混凝土闸墩最大拉应力为1.04 MPa,出现在闸门槽附近。     

静动力荷载工况下水利枢纽工程中闸墩及锚索结构应力特征研究

为研究水电站枢纽工程闸墩与锚索结构在不同工况下应力特征,利用仿真计算平台获得静力与地震动力荷载下水工结构应力分布特征。静力工况下,闸墩最大拉应力以顶面、下游面较显著,而闸墩颈部以受压为主;锚固洞顶、底面最大拉应力均以Y向最大,且超过材料安全允许值,锚固洞顶、侧面受拉较小,最大拉应力仅为0.7 MPa,下游面处于受压。地震动荷载工况下,闸墩底部拉应力为最大,蓄水位愈高,则底面拉应力愈大,其中B方案相比A方案增大6.6倍;锚固洞最大拉、压应力分别位于下游面与锚块侧面;抗震设计应注重张拉预应力防护部位的配筋加固。研究结果可为水利枢纽工程中闸墩以及预应力锚索应力状态设计提供一定参考。     

太平哨水电站溢流坝闸墩裂缝成因数值分析

应用三维有限元方法对太平哨水电站溢流坝闸墩竖向开裂的原因进行数值分析,计算中主要考虑了温度作用、静水压力、自重及冰压力的影响。通过对裂缝实际发生位置的应力变化规律进行分析,发现大坝在正常挡水情况下,冰压力对闸墩应力的影响很小,不足以使闸墩混凝土开裂;冬季温降荷载对闸墩应力影响很大,很多典型位置拉应力已经超过混凝土抗拉极限值,从而认为温度荷载是闸墩出现裂缝的主要因素。