水电站钢蜗壳与外围混凝土结构的受力特性研究

应用三维有限元法，结合我国龙羊峡，岩滩，宝珠寺水电站的厂房蜗壳结构，研究了钢蜗壳与外围混凝土之间设置软垫层情况下的蜗壳与外围混凝土结构的位移及应力分布规律，给出了钢蜗壳及外围混凝土结构的几个主要受力特性。     

水电站充水保压蜗壳仿真分析的影响因素

基于接触非线性理论,考虑钢蜗壳与外围混凝土的接触滑移,采用仿真算法对充水保压蜗壳进行了三维仿真分析和平面轴对称仿真分析．研究了机墩和设备质量及平面轴对称简化模型对蜗壳打压后的变形、蜗壳与混凝土的间隙及其应力的影响．计算结果表明：机墩及设备质量对钢蜗壳的应力影响较小,但对钢蜗壳号外围混凝土的间隙和外围混凝土的应力影响较大,三维仿真模型应该考虑机墩及设备的质量;平面轴对称仿真模型虽未考虑闷头在仿真分析中的作用,但能反映钢蜗壳和外围混凝土的变形特征与受力特性,可以在初步设计时采用．     

水电站充水保压蜗壳结构非线性仿真分析

以ABAQUS有限元软件为平台,考虑水电站蜗壳充水保压浇筑外围混凝土、卸载形成间隙和再充水运行的全过程,建立仿真计算模型,研究保压蜗壳钢衬和外围混凝土部分联合承载的机理和混凝土结构损伤发生发展的规律.以某大型水电站充水保压蜗壳结构为实例,进行了三维非线性仿真分析,并与传统简化模型的计算结果进行比较,通过两模型间主要差异存在原因的探讨,得出了钢衬与混凝土间间隙不均匀性和间隙过早闭合是混凝土结构受力偏大和损伤程度发展的不利因素的结论.研究认为,仿真模型能够更真实地模拟保压蜗壳结构的受力与工作状态,可以为蜗壳结构优化设计和钢筋有效配置提供更为可靠的分析方法.     

充水保压蜗壳结构保压值优化研究

以有限元软件Abaqus为分析平台,对某抽水蓄能电站充水保压蜗壳结构,建立了三维有限元模型,分析其在不同保压值下的钢衬应力、外围混凝土应力、钢蜗壳与混凝土之间的缝隙值、混凝土承载比及其损伤方面的情况.结果表明:选用较高的保压水头可有效降低外围混凝土的承载比,混凝土损伤带明显减小,钢衬的材料性能也得到了充分发挥.但是当保压值过高时,蜗壳与混凝土则处于脱开状态,考虑到蜗壳自振的特性,过高保压值对机组稳定性不利.通过5种保压值方案的比较,选取保压值为5.73MPa,即最大静水头的0.8倍较为合理,结论可为类似工程设计提供参考.     

带刚臂的钢框架-混凝土核心筒结构的抗震性能分析

对带有刚臂的钢框架-混凝土核心筒超高层结构进行有限元计算分析,并对不同的结构布置和结构内力的突变进行比较分析,研究了刚臂的位置、数量、节点的连接方式改变时,其地震作用下结构地震反应的一般规律.结果表明,在地震作用下,设置一道刚臂的最佳位置在0.466倍房屋高度处;刚臂的数量尽量多设,不仅能减小侧向位移,而且能够减小刚臂处钢柱内力的突变;外围钢框架与核心筒之间采用刚性连接对于结构的抗震性能最有利.     

钢桁架与砼组合梁滑移及掀起的空间计算分析

介绍了钢桁架与混凝土组合梁的三维空间分析系统,对芜湖长江大桥主桥的主梁即采用钢桁架与混凝土组合梁作详尽的空间有限元计算分析,得到了组合梁的交接面滑移、竖向掀起位移沿梁长分布及刚度变化对其影响的图形,并详尽地分析了交接面滑移、竖向掀起位移沿梁长分布规律、连接件受力性能及交接面的连接程度对组合梁的刚度影响,为钢桁架与混凝土组合梁的设计提供可靠的理论依据·     

组合连梁与墙肢节点恢复力模型试验研究

为了建立平面内钢-混凝土组合梁与混凝土墙肢节点的恢复力模型,进行2个足尺平面内钢-混凝土组合连梁与混凝土墙肢节点的低周反复荷载试验,研究节点的破坏机理,得到节点的低周反复荷载作用下的滞回曲线.利用统计分析软件SPSS,采用对平面内钢-混凝土组合梁与混凝土墙肢节点滞回曲线的回归分析,考虑强度和刚度退化规律,建立平面内钢-混凝土组合梁与混凝土墙肢节点的恢复力模型.实验结果表明:平面内钢-混凝土组合梁与混凝土墙肢节点的低周反复荷载试验滞回曲线呈弓形,骨架曲线呈倒"Z"形,平面内钢-混凝土组合梁与混凝土墙肢节点有较好的延性和较强的耗能能力.     

内填式钢管混凝土构件受箍机理分析

利用修正弹性模量的方法来计入内填式钢管混凝土轴压构件承载力的提高,并用能量法和最小势能原理从中导出了在轴向压力作用下内填式钢管混凝土构件受箍机理.分析表明,套箍系数不但与核心混凝土的泊松比、截面半径及弹性模量有关,还与外围钢管的泊松比、钢管壁厚及弹性模量有关.     

水轮机垫层蜗壳结构应力应变规律研究

蜗壳结构系统在水轮发电机组中起着重要的作用,水轮机钢蜗壳埋入混凝土的方式有三种,拉西瓦水电站经过论证和设计采用垫层蜗壳埋入方式。为了更好地掌握垫层蜗壳的运行情况,垫层蜗壳周边的监测数据的分析就尤为重要。给出利用三维有限元计算的结果,再对实际监测成果进行分析,并对比有限元计算和监测成果的差异,得出了利用有限元对蜗壳结构进行分析的结果基本上和监测数据规律较为一致的结论。利用有限元计算在一定程度上可以反映蜗壳运行情况的一般规律,通过分析得到外围混凝土几乎不承担内水压力,蜗壳处在良好的运行状态。     

水电站尾水岔管混凝土连续浇注方法与液压平衡理论

针对目前水电站地下厂房尾水岔管混凝土施工不能实现整体连续浇筑的技术难题,提出了无支架混凝土施工方法。基于流体力学原理和薄壳结构变形规律,建立了尾水岔管混凝土浇筑无支架钢衬液压理论,以钢衬薄壳最低点各种荷载产生的法向压力之和为零的平衡条件,确定了尾水岔管钢衬灌注液体深度与浇筑混凝土高程的解析关系,实现了薄壳钢衬受载后环向应力始终处于微拉应力状态,避免了钢衬簿壳环向受压产生屈曲失稳的风险;并有效地保障了尾水岔管混凝土浇筑过程中薄壳钢衬作为模板要求的刚度与强度。     

液压封隔器胶筒座封过程数值分析

液压封隔器是通过水力作用使胶筒在套管环空内鼓胀 ,而与套管内壁接触并产生一定接触压力 ,克服了封隔器上、下套管环空液流产生的压差 ,达到分层目的。在座封过程中 ,胶筒产生较大的几何变形 ,此时橡胶材料特性是非线性的 ,胶筒与套管内壁的接触过程也是一个状态非线性问题 ,即封隔器胶筒的座封过程是一个兼有状态、几何和材料的三重非线性问题。采用数值模拟方法 ,对封隔器胶筒压缩过程、座封后胶筒与套管的接触压力分布规律及胶筒与套管内壁之间摩擦系数对接触压力分布规律的影响进行了分析。研究结果表明 ,封隔器座封完成以后 ,上胶筒与套管的接触压力最小 ,中胶筒和下胶筒的接触压力依次增大 ,整体分布呈二次曲线形式。从单个胶筒来看 ,3个胶筒与套管接触面上的压力分布规律并不相同。上胶筒表面的接触压力呈拱形分布 ,而中间胶筒和下胶筒的接触压力呈鞍形分布。随着摩擦系数的增加 ,3个胶筒的接触压力都将降低 ,同时摩擦系数的变化也改变了 3个胶筒与套管接触压力的整体分布格局。当摩擦系数为 0 .3时 ,3个胶筒与套管接触压力最大值的变化梯度基本相等 ;当摩擦系数大于 0 .5时 ,只有下胶筒维持较高的接触压力。利用数值模拟方法 ,可以得到不同摩擦系数条件下胶筒的压缩位移与座封载荷变化的关系曲     

非均匀地应力下蠕变地层套管的载荷分布

地层蠕变效应是引起套管损坏的主要原因之一,在非均匀地应力下,如何计算蠕变地层作用于套管上的最终稳定载荷是一个非常困难的问题.将套管看成弹性体,把地层视为无穷大的粘弹性体,建立了非均匀地应力条件下蠕变地层的开尔文模型本构方程,运用应力分析法和拉普拉斯变换法,求解出非均匀地应力条件下蠕变地层套管的载荷,并分析了套管载荷的分布.结果表明,当套管刚度较大时,经过足够长的时间,套管载荷趋于一个稳定的最大载荷分布,且其值接近于完全弹性解.     

Structural Research on Embedment of a Bare Deflated Spiral Case

Complete bearing spiral case has not been applied to large power stations in China so far. The proposal of applying complete bearing spiral case necessitates an analysis of the reliability of the spiral case structure and the security of units under various working conditions. In combination with practice of a project, this paper presents a three-dimensional nonlinear finite element static analysis of the concrete using a concrete smeared crack model by means of the well-known finite element method （FEM） software ABAQUS. The stress distribution of the spiral case and reinforcing bars, the range of damages in surrounding concrete, and the displacement of structure are quantified. The computational results indicate that the embedment method ensures the structure＇s safety in strength. At the same time, the result shows that this embedment is a kind of preponderant method for embedment in aspects of economy and technique of construction, and the application of this embedment method to the hydropower station is feasible provided that some proper engineering measures are taken to constrain the width of the concrete in accord with the code＇s requirements. The paper proves the security and reliability of the structural design of spiral case in hydropower station accordingly.     

瀑布沟水电站充水保压蜗壳结构模型试验

为了研究瀑布沟水电站充水保压蜗壳结构在设计内水压力反复作用及超载作用下的结构应力变形规律和超载能力,采用几何比尺为1：10的整体结构模型,对该水电站充水保压蜗壳结构进行了试验研究．结果表明,瀑布沟水电站采用充水保压蜗壳结构型式,在设计荷载2．45MPa内水压力的反复作用下,外围混凝土不会开裂,机墩变形较小;在7．0MPa的超载作用下,结构依然具有较好的整体性,具有较高的超载安全度试验结果还表明,充水保压措施有利于发挥铜蜗壳的承栽能力,有利于降低蜗壳外围混凝土的应力水平,减小机墩变形     

城市建成环境对公共自行车使用的影响机制研究 ——以深圳市南山区为例

以深圳市南山区363个公共自行车站点的自行车使用频次及周边500 m缓冲区建成环境为研究对象, 采用空间滞后模型, 在考虑公共自行车站点区位、公共交通设施环境、自行车骑行环境和相邻站点空间自相关的基础上, 重点研究反映不同人群集聚的土地利用类型对各站点公共自行车使用频次的影响。结果表明, 工作日高峰、周边公交线路数量、周边道路用地面积、支路长度、周边工业建筑面积、低档商服建筑面积和低档住房建筑面积对公共自行车使用频次具有显著正向影响, 到最近地铁站距离和绿道长度对公共自行车使用频次具有显著负向影响, 站点间公共自行车流量具有高度空间自相关性。建议规划公共自行车站点时应重点关注周边建成环境因素, 在布点和定价时充分考虑通勤等规律性需求, 并结合人口分布特点, 增加低收入人群集聚区的供给量。     

API圆螺纹套管接头应力场分布实验

套管接头在装配、内压和拉伸载荷工况条件作用下,沿接头的应力分布规律及上扣扭矩和滑脱力的大小,对分析套管接头粘扣、泄漏和滑脱失效有重要参考价值,使用目前先进的全尺寸实物评价试验设备,对套管接头进行了综合实验测试,并分析了测试结果,实验和分析结论提高了全面认识套管接头力学性能的水平,而且为从理论上进一步深入研究提供了可靠的数据。     

注蒸汽吞吐井井筒应力的数值计算方法

将注蒸汽吞吐井井筒温度场的计算结果引入井筒应力分析模型中,利用有限元分析软件ANSYS计算了不同约束条件下的井筒应力。计算结果表明,最大热应力都发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限;最大热膨胀都发生在温度变化过渡区,当套管周围掏空时,其热应变达到了2%,远远超过材料弹性极限应变值(0 3%),这是导致热采井套管变形损坏的主要原因。     

沙湾水电站泄洪冲砂闸闸基处理有限元数值计算研究

沙湾水电站5#~8#泄洪冲砂闸,闸基下一期围堰2道塑性砼防渗墙对闸底板应力和闸基不均匀沉降产生较大影响。针对闸下塑性混凝土防渗墙提出了6种处理方案,通过有限元分析计算不同工况和塑性防渗墙处理方案下的沉降及应力分布,推荐采用对建基面以下8 m范围内的塑性砼防渗墙进行松动爆破,同时对建基面以下2.0 m范围内的残存防渗墙进行清挖后回填原状砂卵石。从处理后泄洪冲沙闸运行情况来看,闸基处理方式是合适的,可为类似工程作参考。     

温度变化对水电站蜗壳结构配筋的影响

水电站厂房下部结构是一个多孔洞的大体积混凝土结构，受力状况复杂，尤其是在温度变化作用下，蜗壳周边混凝土的应力状态更是难以确定，为此，运用三维有限元对某水电站地下厂房下部结构进行了数值分析，确定其在运行期间的最高温升、最大温降、半数磁极短路以及蜗壳未充水最大温降4种工况下的应力分布状态．根据数值计算的结果得到平行机组安装高程6个平面的环向应力和8个典型纵剖面的环向应力，然后进行配筋计算，分析温度变化对水电站厂房下部结构配筋的影响，为今后分析水电站厂房下部结构的温度应力以及优化水电站蜗壳外围混凝土的配筋提供了可靠依据。