钢衬钢筋混凝土岔管三维有限元分析

论文摘要

近年来,我国水电事业蓬勃发展,压力高尺寸大的岔管的应用和研究也成为了设计的关键,在以往引水式电站设计中,岔管大都采用钢岔管,从设计观点看,将会带来一系列的问题,特别是承受外水压力的情况下。另外,由于钢衬钢筋混凝土岔管结构受力复杂,尚不完全了解其工作性态,常规的结构力学方法进行设计,不能充分考虑钢衬和衬砌的联合工作特性。用有限元分析软件,提出符合实际工程的有限元计算模型,是本文主要研究的内容之一。本文综合了国内外研究钢衬钢筋混凝土岔管的文献和资料,综合评述了岔管结构国内外发展的现状,阐明了本文研究的意义,介绍了钢衬钢筋混凝土岔管的结构设计理论。简要的介绍了有限元数值分析的理论和方法,结合钢衬钢筋混凝土岔管的受力特点,运用通用有限元计算软件ANSYS,构建钢衬、混凝土衬砌、周围岩体等材料的计算模型以及模拟方法。结合某电站钢衬钢筋混凝土岔管的工程实例,对其在不同工况下钢衬、周围岩体的应力应变和位移分布规律,混凝土开裂等进行了三维有限元分析,通过分析得到一些有益的结论,为完善埋藏式钢衬钢筋混凝土岔管结构的设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 岔管概述
• 1.3 国内外发展概况
• 1.4 问题的提出
• 第二章 工程概况
• 2.1 工程等级与建筑物级别
• 2.2 气象资料
• 2.3 压力管道岔管段工程介绍
• 2.4 压力管道岔管段地质概况
• 第三章 三维有限元模型
• 3.1 ANSYS简介
• 3.2 材料的本构模型
• 3.3 混凝土开裂在ANSYS中的模拟
• 3.4 计算模型的选取
• 3.5 边界条件
• 3.6 钢衬和混凝土材料参数
• 3.7 岩体参数
• 第四章 岔管钢衬和混凝土联合受力计算分析
• 4.1 荷载施加
• 4.2 计算工况
• 4.3 有限元网格划分
• 4.4 条件一（阀门关闭时间10 秒）
• 4.5 条件二（阀门关闭时间6 秒）
• 4.6 条件二各工况比较分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文的主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢