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.     

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。     

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。     

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.     

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．     

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.     

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.     

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。     

水电站垫层蜗壳结构应力及配筋分析

以某大型水电站为实例,采用接触非线性间隙元法模拟了蜗壳、混凝土及垫层之间的接触摩擦效应,并以分段线性模型的方式近似模拟了垫层的非线性本构关系,对不同垫层厚度下的水电站垫层蜗壳结构进行了计算分析,给出了垫层厚度与蜗壳应力、混凝土应力、承载比例及截面配筋量的关系,供工程设计参考．     

水电站垫层蜗壳配筋计算

为研究“Г”形框架简化、平面简化和接触摩擦对垫层蜗壳配筋计算的影响,分别采用结构力学法和有限元法对某垫层蜗壳进行计算结构力学法对蜗壳进口断面进行等截面简化,将其作为深受弯构件进行配筋计算;有限元计算采用ABAQUS软件,建立完整标;住机组段蜗壳结构模型及蜗壳进口断面平面轴对称模型,在铜蜗壳和混凝土及垫层之间创建接触对,模拟接触摩擦关系,将计算得到的弹性应力图形作为配筋依据计算结果表明,采用平面“Г”形框架法可能造成计算配筋面积偏小;在考虑接触摩擦的前提下,将蜗壳结构简化为轴对称结构进行初步配筋计算是可行的;对垫层蜗壳结构进行有限元分析时有必要考虑接触摩擦,摩擦系数f应慎重取值.     

Selection and Verification of the Structural Pattern of the Penstock and Spiral Case of the TGP Power Station

1Patternselectionandver ificationoftheTGPpen stock　TheYangtzeRiverWaterResourcesCommission (CWRC)submittedASub jectReportonthePatternSelectionofthePenstockinthePowerStationoftheThreeGorgesProjectinDecember,1 993,inwhichthearrangementofthepenstockswasdefinitelystated ,twotypesofstructures (internalhydraulicpressurebornesolelybypenstockandinternalhydraulicpressurejointlybornebysteellinerandreinforcedconcrete)proposed ,acomparisonbetweenthetwooptionscomprehensivelyperformed ,andsuggesti…     

碾压混凝土坝整体结构模型试验

根据整体式碾压混凝土坝结构模型试验与电算分析结果，得出ＲＣＣ层间薄弱面对结构应力影响的一般规律，并据此提出修改断面以节省材料的途径。     

高含水粘土层隧道冻结位移场模型试验研究

在模型试验的基础上,对高含水量的粘土隧道冻结的地表变形及深部地层的位移进行了研究,得出了隧道冻结位移随温度变化的特性及其分布特点．     

钢纤维高强混凝土单轴压缩下应力应变关系

在实际工程中推广应用钢纤维高强混凝土,要了解其基本力学性能,用MTS815．03型液压伺服刚性压力试验机,对钢纤维含量为0－6％、抗压强度在65－120MPa范围的4种钢纤维高强混凝土,进行单轴压缩荷载作用下的应力－应变全过程试验。结合试验给出全曲线的方程,并分析钢纤维对抗压强度、弹性模量、韧度、泊松比等的影响。试验表明,当钢纤维长度大于或接近于最大集料尺寸时,钢纤维高强混凝土具有较高的抗压强度和韧度,是一种优良的新型建筑材料。     

白莲崖水电站碾压混凝土拱坝结构受力分析

采用有限单元法对白莲崖水电站碾压混凝土拱坝进行了仿真分析,并把计算结果与拱梁分载法、试载法的计算结果进行比较,指出用有限元法分析拱坝的优势和不足．为有限元法在拱坝设计中的应用提供了一定的参考依据。     

混凝土断裂临界值测试研究

对一种常规混凝土，用相同的单边裂缝方形试件和统一的加载装置，进行了Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型３种单一型和Ⅰ－Ⅱ、Ⅰ－Ⅲ、Ⅱ－Ⅲ、Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ４种复合型裂缝失稳扩展时的应力强度因子临界值的测试，得出ＫⅠｃ、ＫⅡｃ、ＫⅢｃ和Ⅰ－Ⅱ、Ⅰ－Ⅲ、Ⅱ－Ⅲ复合型临界断裂曲线和Ⅰ－Ⅱ一Ⅲ复合型临界断裂曲面，从而获得了完整的Ｋ判据临界值体系。     

芙蓉江鱼塘水电站泄洪消能方案试验研究

根据芙蓉江鱼塘水电站的泄洪特点，通过水工整体模型试验研究，分析比较了两种泄流消能方案，最终推荐了一种比较符合该工程实际的泄洪消能系统方案．该泄洪消能系统大大减轻了下泄水流对河床基岩的冲刷作用，满足了该工程的泄洪消能任务．