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．     

大型抽水蓄能电站充水保压蜗壳结构分析

应用有限元程序ABAQUS,对某大型抽水蓄能电站充水保压蜗壳结构进行了三维接触非线性有限元分析.通过模拟实际施工的全过程,给出了充水保压蜗壳结构各时期的应力分布规律和变形情况,并与传统简化算法进行了比较.结果表明,仿真方法能较好地模拟结构充水保压的过程,计算结果准确合理,而传统的常规简化算法偏不安全,计算结果相对于仿真算法有较大的误差,对于充水保压蜗壳结构最好采用仿真算法.     

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     

水电站蜗壳结构配筋计算原则研究

现行规范把蜗壳结构归为非杆件体系钢筋混凝土结构并按主拉应力图形面积确定配筋数量存在原则性缺陷,计算出的配筋量往往偏多.本文列出了现行计算方法存在的问题,并具体分析了产生问题的原因,提出了改进配筋计算的原则,引入有限元方法,明确了蜗壳结构应按限裂要求配筋.应用实例表明,局部配筋量减少后混凝土损伤区没有显著变化,钢筋应力增幅很小,改进后的配筋计算原则对优化局部配筋量是合理有效且操作性强的.把有限元方法引入蜗壳结构设计中是有现实意义的.     

三峡水电站左岸厂房10^#机组充水保压蜗壳监测成果分析

本文通过对三峡工程左岸电站10^#机组蜗壳保压浇筑的全过程监测,分析了机组蜗壳在施工期加压、保压以及卸压过程中的钢板、混凝土和钢筋的应力状况和钢板与混凝土结合缝的开度状况,得出机组蜗壳在整个加压和卸压的浇筑过程中工作性态正常,应力和变形均在设计允许范围内。     

充水保压蜗壳结构中钢衬的低周疲劳问题

鉴于抽水蓄能机组蜗壳通常采用充水保压技术埋入混凝土,在运行期钢蜗壳须要承受频繁的大幅值静水压力循环作用,面临一定程度的低周疲劳失效风险,以某实际充水保压蜗壳结构为例,首先基于ABAQUS有限元分析平台完成了该组合结构的施工-运行过程静力仿真分析,然后基于DesignLife疲劳分析平台,依据有限元静力分析结果采用常幅值荷载的循环方式预测了钢蜗壳的疲劳寿命,其中材料的S-N曲线(应力-寿命曲线)选取为Eurocode3-112.计算结果表明:运行期钢蜗壳的局部脱空现象会对其自身的受力产生不利影响,脱空区-高应力区-高疲劳失效风险区三者间存在显著的因果对应关系.从预测的疲劳寿命数量级(2×10~5以上)看,电站运行期内钢蜗壳无低周疲劳失效的风险.     

三峡水电站左岸厂房10^#机组充水保压蜗壳监测成果分析

本文通过对三峡工程左岸电站10#机组蜗壳保压浇筑的全过程监测,分析了机组蜗壳在施工期加压、保压以及卸压过程中的钢板、混凝土和钢筋的应力状况和钢板与混凝土结合缝的开度状况,得出机组蜗壳在整个加压和卸压的浇筑过程中工作性态正常,应力和变形均在设计允许范围内。     

三峡水电站左岸厂房10~#机组充水保压蜗壳监测成果分析

本文通过对三峡工程左岸电站10~#机组蜗壳保压浇筑的全过程监测,分析了机组蜗壳在施工期加压、保压以及卸压过程中的钢板、混凝土和钢筋的应力状况和钢板与混凝土结合缝的开度状况,得出机组蜗壳在整个加压和卸压的浇筑过程中工作性态正常,应力和变形均在设计允许范围内。     

钢衬钢筋混凝土蜗壳结构非线性分析

利用有限元法原理,考虑水工结构的特点,编制了钢针钢筋混凝土结构二维非线性有限元程序,并用已有的试验成果对非线性有限元分析进行了验证,最后利用该程序对某一高水头抽水蓄能电站蜗壳联合承载结构进行了计算分析。     

大型水电站垫层蜗壳座环结构特性分析

为研究蜗壳和外围混凝土联合受力情况下座环的结构特性,结合一实际工程垫层蜗壳结构,采用三维有限元方法,从座环应力、位移和变形以及抗剪性能几个方面分析座环结构的受力特性.结果表明:相比于座环结构强度,其位移和变形更值得重视,垫层变形模量和摩擦系数的大小应该成为座环结构分析的重要考虑因素;座环承受较大的剪力,垫层蜗壳结构设计中不能忽视此问题.     

用混合模型反演法计算水电站坝基弹性模量

给出了混合模型反演坝基弹模的基本公式和基本步骤,给出了实测位移为相对位移条件下的计算公式并对白水峪水电站大坝进行了具体计算,对坝基进行了安全评价.     

设置并联调压室的长引水式水电站稳定性分析

为保证水电站机组的稳定运行和供电质量,对设置并联调压室的长引水式水电站建立了准确的数学模型,以全面模拟水力-机械系统的动态特性,开展系统的小波动稳定性分析;基于压力管道内水体刚性模型和弹性模型,分别建立了描述水力-机械系统动态特性的分析模型,综合频域和时域分析,研究了不同的输水系统布置形式和压力管道内水体采用不同阶数弹性模型对系统稳定性分析的影响。算例分析表明,考虑到传统刚性模型的应用局限性,长引水式水电站压力管道内水体应采用三阶或三阶以上的弹性模型,以全面揭示系统的振动特性和稳定性能。     

水电站框格重力坝应力及稳定分析

为研究广西拉浪水电站扩建工程破坝开孔对坝体稳定性的影响,运用了规范规定的材料力学法并结合三维有限元软件,对4个施工步骤共7种工况下进水口及整个坝体应力及稳定性进行分析,结果表明:材料力学法计算的孔口底部截面最大压应力为0.67MPa,最小压应力为0.34MPa,坝基截面最大压应力为0.63MPa,最小压应力为0.06MPa,均满足《混凝土重力坝设计规范SL319-2005》中坝体上游面的垂直应力不出现拉应力且不大于混凝土允许压应力的要求。进水口以上坝体抗滑稳定安全系数K为1.24,K′为5.28,全坝体抗滑稳定安全系数K为1.10,K′为3.10,均大于《混凝土重力坝设计规范SL319-2005》规定的K为1.0与K′为2.5,满足抗滑稳定要求。在孔口周围、压力管上弯段及下弯段存在局部拉应力区,建议在局部拉应力区合理配筋。     

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.     

向家坝水电站蓄水对大峡谷温泉的影响

向家坝水电站蓄水以后,大峡谷温泉将沉埋在90 m深的库水下.如何正确评价水库蓄水对大峡谷温泉的影响成为了大峡谷温泉能否异地搬迁重建的关键问题之一.为此采用地质分析与数值分析相结合的方法,从多角度分析计算了向家坝水电站蓄水以后对大峡谷温泉的影响,分析计算结果表明:水库蓄水以后,库水不会通过淹没范围内所涉及的"天窗"(大岩洞-下河坝地区、湾湾滩断层和楼东断层)大量进入温泉水层,对温泉水量和水质影响较小.并且温泉井周边的围岩最大主应力增加0.47～0.60 MPa左右,水平位移增加量6～13 mm,影响深度80 m左右,井周岩石无明显的破坏现象.因此,水库蓄水对温泉井本身无大的影响,温泉可以进行异地搬迁重建.     

大渡河某平原型水电站工程对地下水影响的数值模拟分析

利用数值模拟方法,预测大渡河某平原型水电站工程建设对地下水的影响,为工程建设提供参考依据。预测结果,工程建成后,设置的防渗墙阻挡了河水与阶地内地下水之间的水力联系,使右岸两个阶地形成较为封闭的水文地质单元,枯水期地下水位降幅较大,相对于现状地下水位已下降的状态分别继续下降0.43～0.97m、0.47～1.59m,丰水期则在局部低洼地带可能出现内涝;左岸片区则影响较小。建议妥善解决村民饮用水问题,同时做好地表排水措施。     

“水电站”课程教学方法研究

"水电站"课程是水利水电工程专业的主要专业课,其具有包含内容多、涉及知识面广、实践性强的特点,是专业课中较难教授、学生学习吃力的课程.本文针对该课程的特点,从思维方式和方法论上给出了授课原则与方法,分析了在当前教材选用和实践环节两方面存在的问题,并给出了相应的解决方案.     

一种刚柔耦合模块化月球科考站的构型设计与分析

月球探测是我国的战略性项目,其最后一步也是最关键的一步就是月球科考站的建设。为了能给具体的科考站建设问题提供一些经验,本文针对月球科考站的建设问题,提出了一种刚柔耦合的充气式展开的月球科考站构型设计,并介绍了各层的设计用途及其功能。通过运用商用软件ABAQUS进行仿真分析的方法研究了所设计出的科考站在月面上无月震影响的静载工况,以及有月震影响下的动载工况的工作情况。结果表明：本文提出的科考站各层的结构在这两种情况下都能维持较为良好的力学性能。可见本次设计的科考站具有良好的可实施性,可以为工程实践提供一些帮助。     

全蜗壳的非圆形断面水力设计及其CFD分析验证

针对水轮机全蜗壳常规水力设计方法中存在的不足,对蜗壳中水流遵循速度矩为常数规律运动的非圆形断面水力设计进行分析,利用数值计算方法,使蜗壳尾部圆断面内的水流遵循速度矩为常数的运动规律,而无需转换成椭圆断面,从而完善蜗壳非圆形断面的水力设计方法.经实例设计与CFD流场模拟分析验证表明,采用文中所提出的非圆断面设计方法设计出的蜗壳,水流运动基本符合设计假定,其流场分布与理论分析相符合,设计出的蜗壳流道平顺光滑,流态分布良好.