水电站调压井结构有限元分析

论文摘要

调压井是水电建筑物中的重要组成部分,其结构稳定性直接影响到水电站的安全运行。随着水利施工技术的提高,调压井的内径越来越大,体型结构越来越复杂,而且常常会遇到不良的地质条件。目前,可采用传统的结构力学法和三维有限元法分析调压井结构,结构力学法适用于分析简单的调压井,不能较好反映出结构复杂的调压井以及围岩的实际工作形态。因此,研究调压井结构的特性以及调压井围岩稳定性及其相互影响是一个十分有意义的课题。本文以某调压井为工程实例,采用结构力学法和有限单元法分析调压井结构以及洞室开挖围岩的稳定性。主要工作如下：(1)运用结构力学法计算调压井的受力情况,分析计算结果的合理性及结构的稳定性。(2)采用有限单元法分析调压井结构的应力特征,并对计算结果进行分析。(3)对比分析结构力学法和有限单元法计算调压井衬砌的结果,分析两种方法的计算结果的规律性及其差异。(4)提出意见和建议,为调压井结构设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 调压室结构概述
• 1.2 调压井的结构分析和理论方法
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本文研究内容和技术路线
• 1.5 本章小结
• 第二章 圆井式调压井的结构分析理论及计算方法
• 2.1 薄壁圆柱筒理论
• 2.1.1 薄壁圆柱筒理论基本假定
• 2.1.2 薄壁圆柱筒理论计算方法
• 2.2 三维有限元的数值模拟方法
• 2.2.1 线弹性问题的有限元法
• 2.2.2 弹塑性问题的有限元法
• 2.2.3 数据的整理与应力转换
• 2.3 ANSYS结构分析的基本步骤和方法
• 2.3.1 建立模型
• 2.3.2 加载和求解
• 2.3.3 求解结果及后处理
• 2.4 本章小结
• 第三章 结构力学法计算分析调压井衬砌
• 3.1 工程地质概述
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 调压井基本地质条件
• 3.2 调压井结构的荷载及其组合
• 3.2.1 作用在调压井结构上的主要荷载
• 3.2.2 荷载组合以及计算简化
• 3.3 结果及分析
• 3.3.1 井壁计算结果
• 3.3.2 底板计算结果
• 3.3.3 顶板计算结果
• 3.3.4 结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 调压井结构有限元计算分析
• 4.1 建立有限元模型
• 4.1.1 计算基本假定
• 4.1.2 荷载组合
• 4.1.3 计算参数
• 4.1.4 计算模型
• 4.2 施工工况下有限元计算分析
• 4.2.1 计算条件
• 4.2.2 模拟步骤
• 4.2.3 施工开挖模拟
• 4.2.4 计算结果分析
• 4.3 正常运行工况有限元计算分析
• 4.3.1 计算条件
• 4.3.2 应力分布图
• 4.3.3 计算结果分析
• 4.4 检修工况有限元计算分析
• 4.4.1 计算条件
• 4.4.2 应力分布图
• 4.4.3 计算结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 两种方法对比分析
• 5.1 结构力学法计算结果分析
• 5.2 有限元计算结果分析
• 5.3 对比分析
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读硕士期间发表论文和参加科研的目录