Print

某重力坝泄洪底孔应力变形三维有限元分析

论文摘要

通过坝身孔口泄洪,是混凝土坝广泛采用和较为经济的泄洪方式。但坝身开孔后削弱了该部位结构的整体性,孔口周围易产生不利的应力集中或较高的拉应力,在孔口角缘处,易产生裂缝。因此对泄洪孔道结构安全问题的复核和研究已越来越重要。本文对重力坝应力变形计算的主要方法进行调研和分析对比,采用有限元方法,结合某水电站重力坝,利用大型通用有限元软件ANSYS,对泄洪底孔坝段建立了三维有限元模型,完成了应力变形计算分析。分别对6种工况下泄洪底孔坝段、弧门支承梁、泄洪闸边墩、泄洪孔底板及侧壁、地基基岩部分不同剖面上的应力变形分布状况进行了对比分析,为评价泄洪底孔的结构适应性和设计方案的合理性、安全可靠性提供了理论依据。通过计算分析得知,坝段大体积混凝土块的总体变形和拉应力都不是很大,且最大拉应力出现的范围较小,应力和变形均满足规范要求；由于弧门大梁受较大集中荷载,与闸墩交接处的应力和变形都较大,除交接处外,闸墩的其它各部位的应力值较小,应该在闸墩与弧门大梁交接的部位加强钢筋配置。泄洪闸底部楔形体应力较大区域主要集中在坝轴线下10m-14m的楔形块靠近基岩部位,由于这部位的形状突变,造成应力集中,因此应该在基岩开挖时尽量做到平整,避免扭面的发生。如果出现纽面,应在扭面处加强钢筋的配置。通过以上分析表明,对泄洪底孔坝段应力变形的三维有限元计算结果符合一般规律,可供工程建设采用。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 重力坝的发展概况及其特点
  • 1.1.1 重力坝的发展概况
  • 1.1.2 重力坝的主要特点
  • 1.1.3 重力坝泄洪方式
  • 1.2 重力坝的应力分析方法
  • 1.2.1 应力分析方法简介
  • 1.2.2 有限元计算方法
  • 1.3 本文研究的内容
  • 2 有限元分析的基本原理
  • 2.1 三维有限元分析的基本原理
  • 2.1.1 网格划分
  • 2.1.2 单元分析
  • 2.2 混凝土应力变形的有限单元法
  • 3 基于ANSYS软件的混凝土应力变形的有限元计算
  • 3.1 ANSYS软件介绍
  • 3.1.1 ANSYS的发展
  • 3.1.2 ANSYS软件简介
  • 3.1.3 ANSYS的特点
  • 3.2 ANSYS在水利工程中的应用
  • 3.3 单元简介
  • 3.3.1 SOLID65单元
  • 3.3.2 SOLID 45单元
  • 3.3.3 CONTACT175和TARGET170单元
  • 3.3.4 Beam4单元
  • 3.3.5 SHELL93单元
  • 4 工程算例
  • 4.1 工程概况
  • 4.2 基本资料
  • 4.2.1 特征水位
  • 4.2.2 基岩力学参数
  • 4.2.3 混凝土力学参数
  • 4.2.4 钢筋力学参数
  • 4.2.5 泥沙淤积资料
  • 4.2.6 地震
  • 4.2.7 荷载组合及计算工况
  • 4.3 泄洪底孔三维有限元分析
  • 4.3.1 计算模型
  • 4.3.2 应力变形计算结果
  • 4.3.3 泄洪底孔坝段应力变形分析
  • 4.3.4 弧门支承梁应力分析
  • 4.3.5 泄洪闸边墩应力分析
  • 4.3.6 泄洪孔底板及侧壁应力分析
  • 4.3.7 基岩应力分析
  • 5 结论
  • 致谢
  • 参考文献

    • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/4dd89684936bd5746e78ca56.html