基于ANSYS的预应力闸墩补强加固三维有限元分析

发布时间：2017-09-07 04:27

  本文关键词：基于ANSYS的预应力闸墩补强加固三维有限元分析

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【摘要】：预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比,不仅提高了结构的刚度和抗裂度,改善了构件的变形和抗裂性能,而且可以节省材料、减轻结构自重。除此以外,预应力混凝土结构相比较下断面尺寸更小、刚度更大、承载能力更强及抗震性能更好,近年来已广泛应用于工业与民用建筑及交通运输建筑中,例如预应力空心楼板、屋面大梁等,在水工建筑中也用来修建码头、闸门、调压室、压力水管、工作桥、水电站厂房的屋面梁及吊车梁等结构构件,也可用预加压力的方法来加固大坝、衬砌隧洞等。作为水工结构工程领域发展的重要方向,预应力闸墩正是这种技术在水工建筑方面的一个重要应用。闸墩作为重要的泄水建筑物,作用是分隔闸孔,承受闸门传递的水压力,作为坝顶桥梁的支撑。预应力混凝土结构技术,可以使闸墩、弧门支座、预应力筋协调作用,实现控制闸墩构件的拉应力区,从而能够显著地改善正常使用阶段闸墩构件的工作性能。然而锚块部位和支铰区的受力与一般的预应力构件相比更为复杂,需要对空间效应、群锚效应等传统计算方法难以解决的技术上的相关问题加以考虑,加之弧门推力较大,汛期河流洪水的作用,使闸墩构件受力更为复杂。为更加全面地掌握闸墩结构在静力作用下的影响,了解其受力情况,以及增设加固板梁后闸墩、加固板梁等部位的应力分布状况,需采用按闸墩加固方案、计算荷载及计算组合工况进行三维静力结构计算分析,为闸墩的结构配筋和运行安全提供计算依据,为相关水电站设计、施工提供借鉴。结合某水电站工程泄洪闸闸墩加固这一工程实践,采用国际上通用的大型有限元程序ANSYS,合理建立加固设计后的预应力闸的三维有限元模型,合理地按预应力锚索的点位施加锚索预张拉力,并考虑多种荷载组合和工况组合,进行有限元计算分析,确定其预压后的效果,更好掌握相关闸墩结构静力作用下的应力应变规律,并深入分析加固后的控制工况,更加全面地总结出预应力闸墩加固后的三维有限元分析特点,得出加固后闸墩墩体竖向拉应力、侧向位移明显减小,但闸墩控制区域支铰区的应力略有增加,加固梁下缘中部和加固梁上缘与闸墩交接部位拉应力较大,已超过C25混凝土抗拉强度标准值,应注意加强配筋等结论,以推动较复杂的水工结构的三维有限元分析计算的发展。同时,为此工程的后续维护和建设提供相关理论依据。
【关键词】：水电站 泄洪闸 预应力闸墩 加固梁 锚索 ANSYS 有限元分析
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV662.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 预应力技术的应用及发展9
• 1.2 预应力闸墩国内外研究动向和进展9-10
• 1.3 有限元计算目的及技术路线10-13
• 1.3.1 主要目的10-11
• 1.3.2 技术路线11-13
• 2 计算依据及基本资料13-25
• 2.1 计算依据13
• 2.2 基本资料13-18
• 2.2.1 工程概况13
• 2.2.2 闸室结构布置13
• 2.2.3 预应力锚索布置13-16
• 2.2.4 加固说明16
• 2.2.5 水库特征水位16-17
• 2.2.6 气象与地震17
• 2.2.7 水的重度17
• 2.2.8 岩石特征17
• 2.2.9 混凝土指标17-18
• 2.2.10钢绞线指标18
• 2.3 非预应力钢筋布置18
• 2.4 弧形工作门门轴推力18-19
• 2.5 混凝土应力控制标准19
• 2.6 计算荷载和工况19-25
• 2.6.1 计算荷载19-21
• 2.6.2 计算工况21-25
• 3 计算程序介绍及模型建立25-28
• 3.1 有限元程序ANSYS介绍25
• 3.2 模型的建立25-28
• 3.2.1 基本假定25
• 3.2.2 计算范围25
• 3.2.3 边界条件25-26
• 3.2.4 计算模型26-28
• 4 泄洪闸闸墩计算分析28-77
• 4.1 一般规定28-31
• 4.1.1 坐标系28
• 4.1.2 应力28-29
• 4.1.3 位移29
• 4.1.4 特征剖面29-30
• 4.1.5 路径30-31
• 4.2 闸墩应力计算结果分析31-77
• 4.2.1 锚块32-53
• 4.2.2 闸墩支铰区53-70
• 4.2.3 加固梁70-77
• 5 加固前后对比分析77-83
• 5.1 5#泄洪闸77-79
• 5.2 1#泄洪闸79-82
• 5.3 小结82-83
• 6 结论与展望83-87
• 6.1 结论83-84
• 6.2 研究展望84-87
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文87-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 周海慧;龙滩水电站表孔预应力闸墩初步设计[J];红水河;2003年03期

2 陈满圈;王新军;王爱萍;;燕山水库泄洪闸预应力闸墩设计[J];水电能源科学;2009年06期

3 宋兴君;李守义;叶林;;预应力闸墩锚固形式研究[J];水力发电学报;2006年05期

4 张乐文,汪稔;岩土锚固理论研究之现状[J];岩土力学;2002年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王少波;某工程泄洪排沙底孔工作闸室三维有限元计算分析[D];西安理工大学;2006年

2 许尚伟;预应力混凝土闸墩结构计算分析研究[D];山东大学;2010年

3 柏文;型钢混凝土锚体弧门支座预应力闸墩研究[D];山东大学;2010年

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本文编号：807410