某高墩渡槽静动力响应及支座型式分析研究

通过采用有限元法对某输水工程的预应力高墩渡槽进行结构应力和变形分析,获得了槽身、槽墩在施工期以及运行期不同荷载工况下工作性态,并重点分析了槽身与槽墩支座采用刚性连接的利弊。计算表明,各工况下渡槽变形和强度满足规范要求,设计总体上是合理的,但在设计预应力作用下,槽身呈两端上翘的反拱状态,使得槽身底面局部处于受拉状态,因此从改善应力状态的角度,可考虑适当减少预应力钢绞线的数量。在风荷载下,渡槽横向位移较大,支座固定连接可降低风荷载引起的槽身横向位移,但对改善重力荷载和温度荷载下的槽身应力没有明显效果,而且在地震工况下会显著增加槽墩底部以及墩槽结合部位的拉应力,因此采用固定连接与盆式支座相比没有优势。     

渡槽结构在爆炸冲击荷载作用下的动力响应

针对渡槽结构在爆炸冲击荷载作用下的动力响应问题,以南水北调中线某渡槽为例,采用M法模拟桩周土体对桩的作用,采用基于Housner理论的弹簧质量模型模拟槽身与水体的相互作用,并利用三维有限元建立了渡槽结构在爆炸冲击荷载下的分析模型。利用时程分析法分别计算了渡槽结构在空槽、半槽水深、设计水深3种工况下,遭受爆炸冲击荷载时所产生的位移和应力。结果表明：槽身的最大位移响应和最大应力响应均大于槽墩的,槽身中部的最大拉应力响应大于槽身两端的,侧墙顶端和底板中部拉应力响应相对较大,而槽墩上部的最大位移响应和最大应力响应又大于槽墩下部的;在空槽时,槽身内最大拉应力和最大位移响应最大,此时对结构最为不利。     

拉杆间距对渡槽槽身应力的影响

利用有限元法详细计算了不同H/B下无拉杆和不同拉杆间距简支梁式矩形渡槽槽身的应力,根据计算应力,以最大主应力作为控制标准,分析了H/B以及拉杆间距对槽身横截面应力的影响,提出了渡槽槽身应力与拉杆间距之间的关系.     

新疆某干渠预应力渡槽有限元仿真静力分析

以新疆某大型预应力渡槽为研究对象,应用有限元计算软件模拟了预应力渡槽在完建期和运行期的位移和应力情况,通过在槽身底部和侧墙布置肋梁,能够有效提高槽身抗变形能力,经过计算,该渡槽可满足完建期整个槽身不出现拉应力,运行期渡槽底部拉应力小于混凝土的抗拉强度,但支座处局部出现应力集中现象,应当在支座处加密配筋达到抗裂要求。其计算成果可供实际工程设计时参考。     

基于ANSYS的渡槽三维有限元分析

针对U型钢筋混凝土渡槽,将钢筋混凝土的弹性模量和容重进行等效处理,建立三维有限元模型,模拟分析U型渡槽槽身的位移变形和应力分布特征。模拟结果表明,渡槽槽身的位移变形和应力分布特征基本符合一般分布规律。在正常水压力的作用下,槽身的最大位移和变形主要集中在跨中两侧的中上部;应力分布主要是集中在跨中底部,并且在X方向两端支墩处有可能引起拉应力,应引起注意。     

考虑不均匀沉降影响的多厢互联预应力渡槽安全评估研究

多厢互联式渡槽是针对南水北调输水量大而专门提出的一种新型渡槽结构型式,与传统单厢渡槽相比,这种新型渡槽纵向与横向尺寸相差不大,并采用三向预应力设计,导致其横向刚度与纵向刚度相差不大,承载以后的受力表现更像板而不是梁,这种结构挠度变形很小,但对不均匀沉降变形异常敏感。为此,以某三厢互联预应力渡槽为例,通过对现有沉降变形监测资料进行分析,提出了两种不同类型不均匀沉降变形模式,即"一头倒"和"扭麻花"沉降变形模式,并指出实际不均匀沉降是上述两种的复合模式。同时,当不均匀沉降发生时,将会改变槽身受力状态,对渡槽安全运行产生不利影响;随着不均匀沉降变形增大,槽身内壁及外壁应力状态逐渐恶化,内壁受拉区范围逐渐增大,最大拉应力值也逐渐增大;该不均匀沉降变形达到当前状态的1.5倍时,槽身内壁环向正应力将超过1.70 MPa,内壁存在很大的开裂风险。     

南水北调中线工程泲河渡槽三维有限元分析

南水北调大型渡槽流量大、跨度大等特点,对渡槽的设计提出了更高的要求。结合南水北调泲河渡槽的工程实例,运用三维有限单元法对该渡槽的受力性能进行模拟,同时重点考虑预应力和温度荷载的影响,研究了渡槽槽身各部位控制断面的应力、变形分布规律。计算结果表明:槽身截面设计和预应力筋布置方案合理,应力和位移均在允许范围内,满足抗裂和挠度要求。     

大型预应力渡槽有限元分析与试验验证

针对常规等参单元无法正确反映渡槽槽身薄壁结构弯曲变形及应力的缺陷,引入安得费格三维强化假定应变单元模式,对东改大型预应力渡槽采用三维有限元进行分析计算,并将计算成果与现场试验结果进行了对比验证分析。     

某大型预应力U形薄壁梁式渡槽结构受力分析

采用通用的有限单元计算软件,对沙河预应力U形薄壁梁式渡槽进行了受力分析。结果表明:U形截面渡槽由于槽身光滑、平顺,因此槽身应力分布均匀,拉应力值较低;人行荷载和风载对渡槽的位移和应力影响很小,在设计水位作用下,槽身结构的竖向位移比空槽大近1倍,说明水荷载对渡槽有巨大影响。     

大跨度无铰拱渡槽拱肋三维数值模拟研究

本文基于大型有限元软件ANSYS对大跨度无铰拱渡槽——英那河渡槽进行了三维有限元数值模拟计算,着重对风荷载、水压力、温度应力、混凝土收缩和徐变等荷载影响下的主拱圈的应力和变形进行了分析。得出:无铰拱主拱圈拱顶、拱脚及排架作用位置为关键受力部位;背风侧拱肋在满槽、温度升高时压应力最大;迎风侧拱肋在空槽、温度降低时压应力最小;通过对英那河渡槽拱肋最不利截面各个角点的应力分析,为拱肋的抗裂分析提供了依据。通过对风荷载作用下拱肋变形的分析,得出:满槽、空槽、温升、温降各工况拱肋沿风荷载方向变形几乎相同;在满槽、温度降低时拱肋竖向位移最大。所得结论为无铰拱渡槽的结构分析提供理论支持和实践经验。     

无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构数值建模方法研究

无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构是有压水工隧洞采用的一种新型衬砌型式,因结构体系受力机理较复杂,造成结构设计存在困难。为此,本文首先根据无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构受力特征分析其数值建模的关键点;然后,提出相应的建模方法：通过设置接触关系实现模拟围岩对衬砌不同的约束作用,利用等效荷载和实体模型相叠加的方法模拟锚索变化的预应力状态,采用梯度荷载分段施加方式模拟预应力损失的非线性分布;最后,基于有限差分软件FLAC3D,以小浪底有压排沙洞为工程案例建模分析,选取衬砌变形、衬砌局部和整体预应力效果、受力最不利位置和衬砌薄弱环节潜在破坏特征等最能反映预应力衬砌结构力学特性的四个方面,将数值计算结果与监测数据对比分析,验证了本文建模方法的正确性。研究表明,本文提出的建模方法原理明确、建模快捷、结果可靠,对工程设计具有指导意义。     

牛头山双曲拱坝整体稳定三维非线性有限元仿真分析

牛头山水电站双曲拱坝设计坝高108m,其坝址河谷呈V形,有良好的建坝条件,但基础左坝肩、右坝肩均存在断层和深部裂隙等地质缺陷,成为工程的隐患。本文利用三维非线性有限元法对坝体及基础进行数值模拟分析,考虑各种地质缺陷及其组合对坝体及基础应力位移的影响,找到最不利的因素,并利用超载分析寻求大坝的极限荷载和破坏机理,为如何对牛头山双曲拱坝左、右坝肩基础进行处理提供可靠根据。     

拱坝坝身泄水深孔悬臂结构研究

由于拱坝坝身泄水深孔的上游进口平台和下游闸墩及鼻坎结构均需由坝体基本体型以外的悬臂结构来支撑,因此有必要对坝身泄水深孔悬臂结构进行研究。本文以实际工程深孔悬臂结构基本体型为基础,利用三维有限元法研究深孔上、下游悬臂结构的应力状况,对比分析悬臂结构对深孔自身结构及坝体结构的影响规律。结果表明,坝身泄水孔上下游悬臂结构的存在,使得深孔顶、底板流道受压,流道侧壁受拉,坝体上游面悬臂结构绝大部分受压,下游面闸室边墙与坝面接触部位拉应力较集中。     

碾压混凝土重力坝度汛缺口温控分析

鉴于混凝土坝通常采用预留缺口方式进行施工期度汛,缺口部位在水流冷击作用下会产生较大的温度应力,而碾压混凝土坝,由于材料以及施工工艺的独特性,缺口部位应力状况更加不利,有很大开裂风险,为此以澜沧江某碾压混凝土重力坝为例,进行度汛缺口部位仿真分析,结果表明:度汛缺口附近温度应力较大,汛期过水十分不利;增加有效温控措施后,缺口应力状况获得明显改善,可保证度汛期间缺口部位的防裂安全。     

软岩料填筑面板堆石坝湿化变形分析

结合一工程实例,基于改进的湿化变形计算模型,采用邓肯-张E-B本构模型和有限元分析方法,研究软岩料的湿化变形对堆石体及面板应力变形的影响。结果表明:由于软岩堆石料湿化变形的影响,坝体整体沉降增加,并发生向下游的水平位移,面板的挠度增大,面板的压应力增量增大,对面板的应力变形产生了不利影响。     

高碾压混凝土拱坝损伤振动响应特性

高碾压混凝土坝泄洪时,坝体的振动特征是反映其是否安全运行的重要指标。为探明高碾压混凝土坝的损伤振动响应特性,基于理论分析和数值模拟方法,以坝体典型裂缝和碾压成层结构为损伤性结构指标,对无损伤坝体、裂缝损伤坝体、成层损伤坝体和双损伤坝体的流激振动响应规律进行了对比分析。结果表明:碾压成层强度越低、碾压厚度越大、碾压层数越多,拱坝的流激振动响应越大。针对碾压成层和裂缝损伤建立4种不同的损伤模型,进行动力响应计算,得出:碾压成层结构以及裂缝结构,都会使得拱冠梁以及坝肩部位和损伤部位的动力响应增大;并且当同时存在2种损伤时,2种损伤还将相互影响,使得坝身的动位移进一步增大,对坝身安全最为不利。     

开敞式TBM应对地质灾害施工技术

文章系统分析了TBM在隧洞掘进过程中坍塌形成的原因,并针对原因详述了防止围岩坍塌应采取的措施.TBM在不良地质段掘进时,针对各种不良地质体的性质、类型和可能发生的施工地质灾害,采取相应处理措施.根据经验简要总结了TBM快速通过不良地质段的施工技术.     

盾构法施工对地下管线的影响分析

南干渠工程沿线的地下管线较多,地质情况复杂。通过对盾构施工的地质和管线情况进行综合分析,选出3段最不利的地质和地下管线工况,进行非线性三维有限元计算分析。分析盾构施工法对邻近地下管线产生的附加变形和附加应力,并据分析成果对地下管线进行安全评价。     

钉形水泥土双向搅拌桩基于扩大头高度的承载特性研究

针对钉形水泥土双向搅拌桩特殊的桩身结构,在试验桩体中心钻孔抽芯,埋入贴有应变片的塑料管,然后对桩体进行静载荷试验测定桩身应变,进而计算桩身轴力和附加应力,并分析探讨与扩大头高度相关的单桩承载特性。结果表明：桩身轴力和附加应力主要分布在扩大头高度范围内,且在桩身变截面处存在较大的轴力差和应力集中现象。最终得出扩大头高度在深厚软土中可取4～5m,最低不宜小于2m。     

地震输入角度对抽水蓄能高面板堆石坝动反应影响研究

本文采用三维有限元计算方法和沈珠江动本构模型,研究某高烈度区大倾角坝基上高面板堆石坝的动反应特性。首先,讨论了地震波水平输入角度对面板堆石坝动反应的影响,以地震过程中坝顶峰值加速度,坝体最大动位移与最大动应力,面板最大变形值及最大动应力五个指标作为主要评判标准,对比地震波在八个不同水平输入角度下坝体动反应的大小,发现水平输入角度每改变45°,五个指标均随之变化,呈现"W"型变化规律,180°为最不利输入角度,各项指标都处于峰值点。然后,针对处于大倾角坝基上的抽水蓄能高面板坝进行了坝体动反应和坝坡稳定性分析,获得了堆石坝反应加速度随着坝高的增加而增大,以及震后存在残余变形等地震反应特性。最后验证了该工程坝体在地震反应过程中的安全性。研究结果可为高烈度地区倾斜坝基上高面板坝的动反应设计提供参考。