水工隧洞的预应力衬砌结构的优化设计

本文以某无粘结环锚预应力衬砌结构的排沙洞为例,论述了其存在的问题和原因,最后利用三维有限元分析的方法,在ANSYS软件环境下,介绍了其优化的方法,为同类型的水工隧洞的预应力衬砌结构的优化设计提供了有效参考。     

环锚预应力混凝土衬砌三维有限元计算分析

环锚预应力混凝土衬砌是一种新型的水工压力隧洞衬砌形式，进行有限元结构分析时的关键是如何模拟环形预应力筋的作用．为此，提出了一种基于ANSYS的等效荷载法，用法向等效应力和切向等效应力模拟非均匀分布的锚索预应力，通过SURF154单元将其施加于计算模型．文中对一个无黏结预应力混凝土衬砌全部锚索张拉锁定后的应力状态进行了三维有限元计算，计算结果与实测结果具有良好的一致性．该方法还适用于有黏结曲线预应力筋的预应力混凝土结构有限元计算。     

万州长江二桥主缆锚固及连接系统设计

悬索桥锚固系统在保证结构整体安全上具有重要控制作用。万州长江二桥的主桥锚碇，结合桥址地形，采用隧洞式锚碇结构。由于受三峡枢纽蓄水影响，锚碇处工程地质条件相对较差，为克服以上不利因素，在锚碇前端设置了预应力岩锚体系，主缆系统的锚固采用了先进的预应力锚固系统，在确保锚碇整体受力安全可靠的情况下，有效的控制了锚碇工程量，节省了工程投资。     

浅谈输水隧洞预应力钢筋混凝土衬砌施工

本文浅谈输水隧洞预应力钢筋混凝土衬砌施工的方法.     

预应力装配式混凝土衬砌的技术原理及其在水工隧洞工程中的应用

分别论述了装配式混凝土衬砌及预应力混凝土的技术特点，介绍了预应力装配式混凝土衬砌技术特点及其在水工隧洞工程中的应用。     

预应力混凝土框架结构设计

预应力混凝土结构经历了自诞生、成长发展和日趋成熟的历程,已经成为一种在土木工程结构设计中普遍和广泛应用的常规的、高效的和先进的实用结构形式。预应力混凝土结构是由普通钢筋混凝土结构发展而来的,预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土,为预应力混凝土结构的发展奠定了基础。     

某输水隧洞10号施工支洞设计与施工

施工支洞的选型、结构稳定性、施工进度等直接影响主体工程的安全及进度,在不同围岩强度及类型情况下的支护型式、衬砌厚度、特殊段处理应根据具体情况进行调整。输水总干线工程由隧洞、PCCP管、预应力涵等结构型式组成,隧洞编号1至10根据输水工程10号施工支洞的基本情况,对支洞进入不同地质条件下的支护、衬砌型式及施工方法进行阐述与分析,以期完善施工支洞的设计及施工方法。     

地下洞室群预应力锚索施工技术

桌水电站二期工程主体工程由进水口、引水隧洞、压力钢管、地下厂房、尾水系统等地下洞室群组成,围岩为二叠系中统忙怀组第二段第三层流纹岩（LP）;Ⅲ、Ⅳ级结构面较发育。工程设置了预应力锚索作为地下洞室群的永久支护措施,尤其是顶拱吊顶锚索,垂直向上孔深达40m,张拉吨位达1000KN,施工难度较大,是国内施工难度最大的之一,国际上也是罕见的。施工中合理地运用有效的技术措施．成功确保了预应力锚索施工进度和质量。本文阐述地下洞室群预应力锚索施工技术措施内容及成果,为今后类似地工程施工提供借鉴。     

基于可靠性的预应力钢桁架结构优化设计

预应力钢结构是一种将预应力与钢结构相结合的新型结构,本文对预应力钢桁架结构在可靠性分析的基础上,将可靠性指标引入分项系数中,建立优化数学模型,采用遗传算法进行全局选优,通过算例证明了其可行性和有效性．该优化算法可以为预应力钢结构的工程应用提供有价值的参考．     

箱梁腹板斜裂缝分析和防治

箱梁采用纵向直线预应力和竖向预应力相结合时,施工方便,采用薄壁腹板可以提高挖空率,减轻结构自重,但竖向预应力本身很不可靠,过薄的腹板降低了本身的抗剪作用和结构的整体性,腹板截面容易出现斜裂缝,影响结构的使用寿命,     

体外预应力混凝土简支梁固有频率研究

为研究预应力与固有频率间的关系和影响固有频率变化的因素,对3根体外预应力混凝土简支梁分级施加预应力并进行动力测试,然后使用MATLAB软件根据试验数据拟合刚度公式,并将计算结果与试验值进行对比分析,结果表明:预应力梁的自振频率受支座约束形式和体外预应力筋偏心距与布置形式的影响大于预应力自身对频率的影响,预应力效应是多种因素共同作用的结果,固有频率总体上随预应力的增加而增大;经过刚度修正后的公式能较好的反映自振频率随预应力的变化趋势,一阶频率的计算值与试验值符合得很好;二阶频率的计算值和试验值误差较大,有待进一步研究;三阶频率易受其他因素影响而失真,缺乏研究的价值。     

预应力碳纤维修复含裂纹钢板的应力强度因子分析

海洋平台作为海上油气勘探开发生产的重要装备,随其服役期临近设计使用寿命,平台在多种载荷的作用下已存在多种形式的裂纹缺陷,对其开展修复加固研究以延长服役期是降本增效提质的有效措施。碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)凭借其优异的力学性能,可应用于海洋平台的修复加固技术,从而达到延长服役期的目的。建立了CFRP修复含裂纹钢板有限元模型,结合线弹性断裂力学,验证了模型的可靠性,考虑了预应力对修复效果的影响,进行了以裂纹尖端应力和应力强度因子为评价指标的仿真分析研究,并拟合了CFRP上预应力与应力强度因子之间的变化关系。研究表明：CFRP可以减小裂纹尖端的应力和应力强度因子,CFRP对含裂纹钢板有良好的修复效果;并且裂纹尖端的应力强度因子随着CFRP上预应力的增大而减小,预应力的施加可以增强CFRP对含裂纹钢板的修复效果;此外,CFRP上预应力与应力强度因子之间存在线性关系。     

光纤光栅自感知钢绞线在后张有黏结预应力结构中的监测

有效监测后张法有粘结预应力结构在施工过程中产生的短期预应力损失大小是评估整个预应力结构安全性的重要手段。基于对现有预应力损失监测难题及预应力损失计算的理论分析,提出了光纤光栅自感知钢绞线短期预应力损失的监测技术。基于此技术,有效监测了直线及曲线孔道梁的短期预应力损失,并与应变片监测值及理论计算值进行比较。监测结果表明：直线孔道梁短期预应力损失率约10% ,曲线孔道梁短期预应力损失约24% ;对比理论计算值,应变片的误差最大接近10.01%,且同一测点处不同应变片最大差值接近10%,数据离散型较大,而光纤光栅监测到的梁内最终有效应力误差最大仅为4.60%,且在监测过程中始终保持良好的监测性能,可见光纤光栅传感器相比电阻应变片更适合体内预应力监测。     

预应力FRP加固RC梁端部界面应力有限元分析

已有的计算预应力碳纤维加固混凝土梁界面应力公式都是基于弹性理论得到的,忽略了端部的应力奇异现象.采用ANSYS软件,对预应力碳纤维加固混凝土梁进行有限元分析.利用升温法对碳纤维片材施加初始预应力,重点研究了端部粘结界面应力分布以及初始预应力对界面应力值的影响.研究结果表明,初始预应力对界面应力最大值有较大影响.     

预应力锁定值对桩锚复合土钉支护结构的影响研究

运用有限元方法对某典型桩锚复合土钉支护结构进行了分析,主要考虑预应力锁定值对支护结构在后续开挖过程中所产生内力和位移的影响．研究结果表明：在开挖过程中,随着预应力锁定值的增大,桩体水平位移逐渐减小,预应力大小在基坑一定深度范围内对桩体位移影响显著,同时对地面沉降的影响也存在一个有效的范围．锚杆轴力分析结果表明,预应力锁定值越大,锚杆预应力损失越严重．锁定值较小时,锚杆轴力增加较大;当锁定值过大时,从开挖到结束锚杆轴力变化很小．     

施工期钢绞线锚下有效预应力测试技术

为准确检测锚下预应力大小,研发了预应力钢绞线锚下有效预应力测试系统,基于等效刚度理论揭示了系统的工作机理,针对两类情况分别提出了张拉力的判别准则,解释了张拉力与延伸量关系的特征曲线.研究结果表明:张拉力与延伸量的关系曲线分为消除非弹性变形阶段、反拉段弹性变形阶段及反拉段和锚固段协同受力阶段;根据张拉力-延伸量曲线出现"拐点"和未出现"拐点"两种情况分别提出判别准则,"拐点识别法"可用于锚下有效预应力测试,实际工作张拉力与测试张拉力误差不超过3%;锚下有效预应力测试评定标准需考虑预应力损失.     

水电站深部洞室群应力场相关性研究

结合新疆某水电站的深部洞室群稳定性研究工作,利用三维弹塑性有限元方法,详细研究了水电站3个洞室的应力场在开挖过程中的变化规律,发现了"洞室群应力恶化效应",即后期的洞室施工对邻近洞室的应力场有恶化作用,加剧了前期开挖洞室的应力集中效应;以及"洞室群圆弧拱顶应力优化效应",即后期的洞室施工对邻近洞室拱顶的应力场有优化作用,减缓了前期开挖洞室拱顶的应力集中效应,这一规律的发现将对深部洞室群稳定性控制具有一定的意义.图5,表2,参10.     

预应力FRP加固RC梁的受力分析

粘贴预应力纤维增强复合材料(FRP)片材对土木建筑结构进行加固和修复,可以提高工程效率。改善构件的受力状况．文中从理论分析着手,推导出了预应力FRP片材增强RC梁的有效预应力、预应力损失量和容许张拉预应力的计算公式,并以两组预应力FRP片材增强RC试验梁为研究对象,从理论上计算了这些试验梁的有效预应力、预应力损失量和容许张拉预应力．分析结果表明,有效预应力的理论计算值与实验值相吻合,但预应力损失量的实验值比理论计算值稍大．     

无粘结全预应力砼梁预应力损失的贝叶斯估计

提出了用于无粘结全预应力砼梁中预应力损失检测的贝叶斯概率法。研究了预应力筋在转动约束下自由振动特征,求得频率方程,以等效刚度的形式实现其在有限元中的建模。考虑测试结果的噪声影响和结构参数的随机性,利用自适应的马尔科夫链蒙特卡罗抽样技术(AM—MCMC)对梁的有限元模型进行了模型修正,构造出不相关的结构参数样本序列。在获取其后验分布统计特征的基础上预测了梁预应力损失的分布范围。数值模拟结果表明:AM—MCMC抽样技术确保了样本序列的混合能力。选择适当的抽样间隔可以减小样本序列之间的自相关性。对于不同的预应力水平,预测的预应力损失统计均值和试验值之间误差均小于6%。     

海上风电大尺度预应力筒型基础结构预应力优化设计

应用于海上风电工程中的大尺度筒型基础为钢筋混凝土结构,中间的弧形过渡段为塔筒和筒基之间的传力过渡段,因而对其传力性能和防腐性能有着较高的要求.为优化大尺度筒型基础过渡段的传力性能和防腐性能,对基础上部弧形过渡结构施加预应力.借助有限元软件ABAQUS,对施加有预应力的大尺度筒型基础结构进行数值模拟分析.在极限荷载、交变荷载及相同的边界条件下,在弧形过渡结构上作用不同大小的有效预应力,计算各种情况下的弧形过渡结构和基础环梁受力特征,通过其主拉应力、主压应力的峰值以及主拉应力大于2,MPa的分布区域来分析结构受力性能.经过计算分析可知:弧形过渡结构在有效预应力增加到800,MPa时,继续增大预应力值,过渡结构抗裂性能趋于稳定;基础环梁在作用600,MPa有效预应力情况下,其抗裂性能最佳.在基础预应力设计中,应综合考虑两部位的受力变化趋势.有限元模拟的是有效预应力,在实际工程中,除考虑各种预应力损失外,应适当增加张拉控制应力.