预应力排水渡槽横梁影响研究

针对南水北调中线工程某典型预应力排水渡槽结构,采用三维有限元方法,对空槽和设计水位时渡槽结构受力状态进行分析,研究了横梁间距、高度、厚度变化对底板、纵梁和竖墙的受力及变形影响规律,指出:竖墙相应应力简化计算时不必考虑横梁作用;横梁厚度对各纵梁协调变形有一定影响,但不显著;增加横梁高度来提高结构稳定性的效果比较明显.     

基于时程分析法的进水塔连系梁结构动力响应

针对高耸进水塔连系梁结构在动力荷载作用下容易发生破坏的问题,采用时程分析法,计算进水塔结构在地震荷载下的动力响应,对比研究横梁与纵梁截面形式与截面尺寸对进水塔关键部位的应力和位移的影响。结果表明：增大横梁整体截面尺寸,不仅可以减小横梁的轴向拉应力,而且可以限制拦污栅墩的位移;增大横梁端部截面尺寸的效果与增大横梁整体截面尺寸的相似,且混凝土用量有一定程度减少;增大纵梁整体截面尺寸会使其轴向拉应力增大,与胸墙连接部位的最大主应力也有所增大,将对结构产生不利影响;增大纵梁端部截面尺寸可减小纵梁自身的轴向拉应力,对进水塔结构的安全有利。     

带横杆多纵梁式矩形渡槽结构内力分析

结合交口灌区总干渠跨相排干沟渡槽设计实例,考虑槽身横向和纵向结构变形协调,横向结构底部弹性支承在各纵梁上,应用实用空间法对带横杆多纵梁式矩形渡槽槽身结构进行内力计算,分析了横杆及主梁刚度对结构内力影响。结果表明:增加横杆使横梁跨中弯矩减少,但使侧肋弯矩增大,横杆使横向结构内力分布更加均匀,常常被称作拉杆的横杆,实际上受到压应力作用;随着纵梁刚度增大,渡槽竖向变形减小,横向结构所受弯矩减小,纵梁的荷载分布不均匀现象减小。所得结论可为同类渡槽结构设计提供参考。     

“井”字形梁格式底板水闸三维有限元分析

结合建设在粉砂地基上的“井”字形梁格式底板水闸的结构设计特点,采用 ABAQUS 有限元法对其闸室的结构内力及其分布规律进行分析。分析结果表明：完建、挡水和过水三种计算工况下,“井”字梁格式底板在横梁与纵梁Ⅱ交叉部位的弯矩值和剪力值最大;桥柱3（4）底部内表面所受的拉应力最大;在不同弹性模量粉砂地基上“井”字形梁格式底板水闸的适应性较好。     

高耸进水塔拦污栅墩连系梁结构体系的抗震分析

针对高耸进水塔拦污栅墩连系梁结构在地震作用下容易产生较大的拉应力的现象,采用ANSYS有限元分析理论,建立进水塔有限元模型,选用反应谱法计算进水塔结构在地震作用下的动力响应。通过设计3种方案,对比研究拦污栅墩连系梁结构存在的必要性以及横梁(垂直水流向)、纵梁(顺水流向)尺寸大小对进水塔关键部位的应力和形变的影响。结果表明:高耸进水塔结构,增大横梁尺寸可减小自身轴向拉应力、并限制拦污栅墩位移。而增大纵梁尺寸则会对局部结构产生不利影响,因此适当增加横梁尺寸,减小纵梁尺寸可有效降低成本,提高结构安全度。该研究可为结构相似的进水塔拦污栅墩的连系梁尺寸调整提供参考。     

基于ABAQUS计算下水工预制拼装式挡土墙厚度参数设计优化分析研究

为探讨华北保定南部灌区水工拼装式挡土墙最优设计,利用ABAQUS计算平台开展挡土墙前后墙厚度参数优化分析。底板结构是拉应力最大部位;特征部位最大拉应力受前墙厚度参数影响下,以厚度0.8 m时为最低;超过该方案后,厚度增长0.2 m可致填土侧、临水侧及底板最大拉应力分别增长26.6%、21.1%和16.8%。填土侧、背水侧部位最大拉应力受后墙厚度参数抑制影响,且应力量值降幅集中在后墙厚度0.6～1.2 m区间内,该区间内两部位最大降幅分别为36%、35.4%;底板最大拉应力在后墙厚度1.2 m后增长效果显著。前墙厚度愈大,特征部位压应力愈低,且在前墙厚度0.8 m后降幅减少;特征部位最大压应力在后墙厚度1.2 m时为最低。综合应力变化与分布特征考量认为,挡土墙前后墙厚度分别为0.8、1.2 m时设计方案最优。研究结果可为水利工程中挡土墙设计参数优化分析提供一定参考。     

温度荷载对预应力排水渡槽的影响

针对南水北调中线工程排水渡槽的工作特点,采用大型有限元软件对预应力排水渡槽结构进行瞬态温度场分析,进而计算出结构的瞬态应力场.计算结果表明:冬季温降空槽工况对排水渡槽纵向应力和横隔梁横向应力起控制作用,不考虑温度荷载时,顶梁产生最大纵向拉应力为0.37MPa,横隔梁下表面产生最大横向拉应力为0.8MPa,叠加冬季温降温度效应后,顶梁产生的最大拉应力为1.45MPa,横隔梁下表面产生最大横向拉应力为4MPa;夏季温升空槽工况对排水渡槽底板横向应力起控制作用,不考虑温度荷载时,底板下表面最大产生0.8MPa的横向拉应力,考虑夏季温升温度荷载时,底板下表面最大产生3.6MPa的横向拉应力.     

官地水电站地下厂房围岩应力与变形分析

本文对官地水电站地下厂房围岩岩体的初始地应力与开挖后的应力进行了分析研究。研究区域包括厂房顶拱、边墙和底板。其结论是随着各层开挖深度的不断增大,拉应力逐渐减小,而在底板附近则出现拉应力增大的现象;随着洞室逐层向下开挖,剪应力也逐渐增大,屈服区域不断地向下延伸;洞室围岩位移变形情况是底板变形最大,边墙次之,顶拱最小。     

井字梁底板厚度对闸室地连墙变形及应力影响分析

本文以泰州引江河高港枢纽二线船闸工程为例,利用地连墙板桩结构的有限元整体分析模型,重点对井字梁底板厚度对闸室地连墙变形及应力影响进行分析。结果表明:井字梁底板设置有利于减小地连墙向闸室侧的变形,但随着底板厚度的增大对地连墙的位移及拉杆内力的影响越小,底板厚度为0.05B时较为合适(B为闸室宽度)。     

基于仿真计算下墩系梁增设切角对泵站进水塔结构抗震特性影响分析研究

针对抽水泵站进水塔墩系梁动力响应特性,基于模态分析理论建立仿真模型,研究增设切角的高度、坡度对其动力响应影响特征。研究结果表明:①增设切角有助于降低横梁结构拉应力,栅墩第一主应力与增设切角设置高度无显著关系,纵梁拉应力仅在增设切角高度0.3 m后小幅增长。②栅墩X向位移相对值与切角高度为负相关变化,Y向、Z向位移不受横梁切角高度影响;各特征结构部位压应力均为超过混凝土材料允许应力值。③纵梁拉压应力、栅墩第一、第三主应力不受切角坡度影响;切角坡度过大过小,均会影响横梁拉压应力,随着坡度减小,横梁拉压应力均为先减后增。④栅墩X向、Y向、Z向位移相对值随坡度变化几乎均为稳定不变状态;当增设切角高度0.6 m、坡度1/3时,结构抗震性能最佳。为研究影响进水塔墩系梁等水利工程的动力抗震特性提供一定参考。     

近场地震动作用下倒虹吸水平管段动力特性

选取倒虹吸水平管段作为研究对象,考虑管道周围覆土及内部水作用的影响,应用有限元方法研究结构在近场地震动作用下的动力特性。研究表明:管道在水平向产生了较大的绝对位移量;管道拉、压应力极值均未达到结构的抗拉、抗压强度水平,结构不会出现应力破坏;管道竖板拉应力一般大于顶、底板应力,沿管道纵向方向结构拉应力值相差不大,沿横向方向则边孔底板及中孔顶板的拉应力较大;管道表现出明显的动响应滞后现象。     

混凝土浇筑坯层对坝体温度应力场的影响

采用有限单元法对大体积混凝土结构施工期温度应力场进行仿真计算,研究混凝土浇筑坯层厚度和坯层间歇时间对温度应力场的影响。计算结果表明,浇筑坯层对温度应力场的影响与混凝土的水化热反应速率有关。用n表示混凝土水化热达到一半时的龄期,当n值较小时,最大拉应力随着坯层厚度的增大而增大,随着坯层间歇时间的增大而减小。当n值较大时,最大拉应力随着坯层厚度的增大而增大,但随着坯层间歇时间的增大,有的计算工况中最大拉应力先增大后减小,有的计算工况中最大拉应力一直增大。根据计算结果,列出了需要在温度应力场仿真计算中考虑浇筑坯层的计算工况。     

黄河大堤高聚物防渗墙稳定性分析

为防止黄河大堤发生渗漏、管涌等险情,确保郑焦城际铁路桥跨越黄河大堤工程安全,建立考虑渗流场与应力场耦合作用的三维大堤数值模型,分析堤前水深、高聚物防渗墙厚度和密度等因素对大堤防渗墙体应力变形规律的影响。结果表明:高聚物防渗墙防渗效果及稳定性优于混凝土防渗墙;高聚物防渗墙厚度越大,墙体的水平位移和受到的竖向压应力越小,墙体所受竖向压应力随墙体高度增加减小;堤前水位越高墙体所受压应力越小,水平位移越大;当高聚物取不同密度时,墙体水平位移变化规律一致,随着墙高增加先增大后减小,位移最大部位在墙体中部。     

丹江口大坝加高深孔应力研究

为满足南水北调中线方案蓄水调水要求,作为水源的丹江口水库,其大坝坝顶由原高程162.0 m加高到高程176.6 m,大坝加高后将会对深孔的底板和顶板的坝轴向应力带来影响,通过对丹江口大坝深孔坝段进行三维有限元计算,分析加高部分自重、上游水位、横缝灌浆、部分底板凿空、施工期水位等因素作用对深孔底板及顶板坝轴向应力的影响程度.分析结果表明,大坝加高会增加深孔坝轴向的拉应力,这个应力随上游水位的下降而增大;横缝灌浆对减小因大坝加高而增加的深孔坝轴向拉应力有好处;底孔凿空0.5 m,其表面应力与凿空前底板表面应力基本一致.     

平底水垫塘透水底板下表面脉动压力试验研究

基于模型试验结果,研究了平底水垫塘透水底板下表面的脉动压力特性,分析了不透水底板及透水底板不同开孔率情况下的下表面脉动压力的分布规律、概率特性以及互相关特性和频谱特性。分析结果表明：在水舌冲击区,脉动压强系数随着开孔率的增大而增大;互相关系数随着开孔率的增加而略有减小,其旋涡保持性有所降低;透水底板较不透水底板下表面的脉动能量更加集中于低频。     

深厚覆盖层上高土石围堰地基混凝土防渗墙应力变形的敏感性分析

结合拟建基在深厚覆盖层上的某一高土石围堰,运用非线性有限元法,进行了地基混凝土防渗墙应力关于其厚度和E-B模型主要参数(k、R_f、K_b、K_(ur))等指标的敏感性分析。分析结果表明:在各种指标条件下,堰体、地基及防渗墙的应力变形分布规律基本相似;但随着防渗墙厚度增大,防渗墙主拉应力明显减小,而主压应力变化相对较小;防渗墙E-B模型主要参数对防渗墙应力影响明显,与采用基本参数情况相比较,采用较大的模型参数将使得防渗墙主拉应力有所增大,采用较小的模型参数将使得防渗墙主拉应力有所减小。在工程设计中,应选择合适的防渗墙厚度、防渗墙混凝土材料配合比设计等,使防渗墙E-B模型主要参数(k、R_f、K_b、K_(ur))相对较小。     

坝体保温层的等效模拟及保温效果分析

针对目前保温层设计施工中工程经验占主导而数值仿真研究相对较少的情况,基于大型商业有限元分析软件ABAQUS,对某工程保温层进行有限元分析计算。采用参数等效算法,在同一模型上计算不同厚度(1.5 cm,2.5 cm,5.0 cm)保温层防护下的坝体温度场及应力场。分析结果表明:①统计特征点在无保温层时的年内温差较大;铺设保温层后,年内温度变幅显著降低;保温效果随着保温层厚度的增大而逐渐增强;铺设5.0 cm厚的聚苯板保温层可将统计特征点的年内最大温差由15.47℃减小为6.30℃。②在无保温层保护的情况下,下游坝面出现大面积的拉应力区,最大拉应力值超出混凝土的抗拉强度;增加保温层后,坝体下游面应力状况得到明显改善,拉应力区减小且拉应力值随保温层厚度的增加而逐渐减小;铺设5.0 cm厚的聚苯板保温层可将拉应力值由未加保温层时的2.73MPa减小为1.46MPa。     

考虑流固耦合的1 000 m深海扬矿硬管动力学分析

考虑1 000 m深海扬矿硬管外部海洋环境及管道内部流体的流动特性,建立扬矿硬管内、外部流体的流固耦合有限元分析模型,研究不同工况下,内流、中间仓和拖航速度等对扬矿硬管位移特性及其应力分布特性的影响。研究结果表明内流是一个重要因素,不能忽略其对管道的位移以及应力作用,随着内流密度的增大,管道横向偏移减小,等效应力增大。在拖航状态下,随着拖航速度的增大,管道横向偏移以及等效应力都增大。管道横向偏移随着中间仓质量的增大而减小,等效应力先减小后增大。     

沙河涵洞式渡槽结构受力分析

采用有限单元法对沙河涵洞式渡槽结构在运行过程中的受力情况进行了计算,分析时考虑了渡槽结构目重、水荷载、河道扬压力、风载、人行荷载、温度荷载等10种计算工况.结果表明:在各种单荷载因素中,对沉降量影响较大的因素是结构自重和渡槽内水荷载,正常运行时温变荷载基本不影响结构的沉降量;涵洞式渡槽结构的最大拉应力发生在渡槽内跨中断面的侧墙与底板交接处,方向为环向;最大压应力发生在涵洞两竖墙之间中部的渡槽底板上,方向为纵向;其他部位的拉、压应力值都比较小.     

某工程抽水泵站进水池塔墩体结构动力特性分析研究

针对某抽水泵站进水池塔墩体系结构动力响应特性开展计算分析,研究了塔墩体系结构自振特性,自振频率随计算阶次增长幅度逐渐放缓,各计算阶次下振型为“X向主导-Y向主导、三向联动-X、Y向组合振动”变化。研究了结构体系中受拉严重部位为塔墩横、纵梁、栅墩,压应力均满足材料允许应力要求;正向最大位移均位于栅墩处,X向最大位移为17. 1 mm。获得了纵梁、栅墩拉应力、胸墙第一主应力均与切角高度为负相关关系,切角高度增大,抑制结构受拉趋势愈显著;压应力受切角高度变化影响较小,纵梁压应力均在7. 3～7. 4 MPa。获得栅墩X、Y向位移不受切角高度变化影响,Z向位移在切角高度0. 6 m时最小。增设切角高度0. 6 m时横梁、纵梁、栅墩拉应力最大值分别降低了43. 4%、5. 6%、61. 8%,位移值亦有降低,该设计方案结构体系抗震性能较佳。