水闸整体结构优化设计——以软土地基为例

在软土地基上如何优化水闸整体结构方面,本文以某水闸为具体工程实例,依据实际土质的参数,利用有限元分析软件建立起数学模型,进行优化设计。在该数学模型中,将闸室以及基础结构的几何参数作为设计变量;将水闸的最小造价作为目标函数,将闸室结构的抗滑稳定性、基底应力、地基承载能力、桩基和闸室的结构强度,以及桩顶水平位移和闸室沉降作为约束条件。利用ANSYS有限元分析软件中的优化设计模块,对水闸结构进行优化设计,在进行数值计算后,对其结果进行分析,得出水闸整体结构设计和闸室结构设计的优化方案。通过分析,经过优化设计后,水闸总造价减少2.6%。当桩顶水平位移达到极限值时,优化效果更加明显。     

水闸地基整体结构有限元分析

本文分析了目前水闸结构计算中存在的问题,以开敞式水闸为例,建立了水闸整体三维有限元模型,静力分析时对地基按弹塑性材料进行模拟,分析了应力、变形的计算结果;还对考虑工作桥和不考虑工作桥影响的两个力学模型的计算结果进行了比较,使闸室结构计算能体现实际受力状态,为水闸设计提供更加科学的理论依据。     

某水闸闸室结构在不同工况下的三维有限元分析

为了解水闸在不同工况和约束条件下的位移、应力的大小及分布规律,本文以某水闸工程为例,采用ABAQUS三维有限元软件建立了水闸的数值模型,并对水闸闸室结构在不同工况下的位移和应力进行了模拟分析,为水闸结构优化提供科学依据,以期为今后类似水闸的建设提供有益借鉴。     

水闸闸室结构设计的完善措施

防洪、灌溉、航运、排涝、发电等工作离不开水闸,因此水闸在水利工程中占有重要地位。本文从水闸的工作特点入手,探讨了建立水闸闸室段结构优化的设计变量、目标函数、约束条件,并用准则法对开敞式水闸闸室进行了优化,通过实例计算说明采用准则法对水闸闸室优化设计的意义。     

大涌口水闸病险分析及加固措施研究

本文以中山市坦洲镇大涌口水闸为例,分析水闸运行过程中出现的主要病险问题,对水闸进行消能防冲复核、闸室稳定性复核、结构应力复核、基础复核、结构抗震复核,分析结构存在的安全隐患,提出相应的安全加固方法,为水闸的安全运营提供保障.     

水闸闸室稳定计算分析

随着水闸工程建设的日益增多,水闸工程设计质量要求也越来越高。水闸设计当中,闸室的稳定计算有一定的难度,文中结合工程实例进行分析,总结出计算的详细过程,以提高水闸闸室的稳定性,供同类工程参考。     

水利工程水闸分离式闸室的设计措施

水利水电工程中,水闸闸室的设计形式是关乎水闸安全的重要因素,以前由于受到经济条件、技术等的限制,致使闸室在设计时问题很多,基于此本文根据某水利工程实例,首先对目前应用两种闸室类型进行了对比,接着对几种分离式闸室结构的水闸底板和闸墩连接类型做了对比,介绍了其优缺点,最后浅要的叙述了工程注意事项及工程运行效果。     

U形预应力工艺在整体式闸室中的应用

应用ANSYS有限元软件,建立U形预应力整体式闸室结构的三维模型,对整体式闸室结构在不同工况下的应力、变形情况进行模拟计算,计算结果表明将U形预应力工艺应用于整体式闸室结构中是可行的,可以较好地解决采用普通钢筋混凝土设计整体式闸室结构时存在的截面尺寸大、配筋量大及裂缝开展宽度不易满足的问题,从而为设计整体式闸室结构提供参考.     

红旗水闸改造方案探讨

简要介绍了绍兴市曹娥江综合整治工程红旗水闸改造工程概况,综合分析了闸室下移方案、闸室上移方案、压力箱涵+闸室上移方案的优缺点,最终选定了闸室下移方案为推荐方案。综合平板提升门、翻版闸门的特点,结合红旗水闸布置要求,经比较分析确定红旗水闸闸门型式采用平板提升门。红旗水闸改造方案可为相关类似工程提供一定的参考。     

黏弹性人工边界在坞式闸室结构动力计算中的应用

应用ANSYS通用有限元软件编制黏弹性人工边界的计算程序,通过算例验证该计算方法的可行性。建立基于黏弹性人工边界的坞式闸室结构的动力计算模型,对坞式闸室结构进行固定边界和黏弹性边界下不同边界范围的动力计算分析。计算结果表明:与固定边界相比,黏弹性人工边界有更高的可靠性。在地震动力作用下,闸墙顶部的动力加速度响应最为明显,在闸墙底部拉应力响应最大;闸室底板下部受拉,最大拉应力值大于闸墙的最大应力;地基深度范围取值在2~3倍以上结构底宽时,结构响应已趋于稳定。     

高边墩预应力钢筋混凝土坞式闸室三维数值仿真分析

为分析研究高边墩预应力钢筋混凝土坞式闸室结构的受力性能和计算方法,以安徽省颍上船闸工程为例,采用三维空间有限元模型,模拟墙后回填施工过程,计算作用于闸墙后的土压力荷载。由此进一步分析结构的变形和应力分布。对比分析有限元计算结果与实测值可以得出,计算值与实测值接近且趋势吻合。研究表明,当合理考虑土体和闸室的相互作用,并精确模拟回填施工过程,通过三维空间有限元可有效分析预应力闸室结构的受力性能。     

衬砌船闸闸室接触有限元分析

基于有限元计算方法,以某航电枢纽工程为依托,采用非线性理论建立二维闸室结构仿真模型,分别在检修和低水运行工况下对高衬砌倒梯形闸室结构与岩基进行接触分析和计算。通过对接触状态及接触部位的应力分布研究,得到倒梯形衬砌式闸墙结构薄弱面可能在台阶处的主要结论。     

预应力土层锚杆加固前倾闸室墙优化设计

为解决重力式闸室墙前倾问题,以某船闸工程为例,对多个加固方案进行技术经济比较,并采用三维有限元法,对推荐方案的设计参数影响规律进行研究。结果表明：预应力土层锚杆加固方案造价经济,对周边环境影响小,其锚索张拉力对重力式闸室结构影响的敏感性较小,张拉高程在约2/3墙高处墙身应力较小,当锚索间距较大时,锚索间土体会出现一定的拉应力。合理设计预应力土层锚杆参数,可有效控制墙身及土体应力,取得良好的加固效果。该方法不仅可应用于船闸大修工程,也可为水闸、箱涵等其他类似水工结构的加固改造提供参考。     

船闸坞式结构的尺寸和分缝对温度应力的影响

文章以长沙综合枢纽坞式船闸为例,采用数值分析方法,对坞式船闸闸室的温度应力进行了计算分析。结果表明:岩基上的坞式船闸在施工过程中,船闸的温度应力相对于恒载对结构的影响更大,工程中应给予充分考虑。为减小温度应力对混凝土结构造成的不良影响,文中提出减小闸室底板以及闸首底板厚度,并在闸首底板设置横向结构缝等优化措施,通过优化前后的应力对比,证实以上措施减小了温度应力及恒载应力,效果良好。     

船闸闸室结构刚性桩加固地基承载特性分析

结合东部沿海地区某刚性桩加固地基船闸工程,运用ANSYS软件分别模拟一体式和分开式桩基加固地基船闸闸室结构,接触面均采用库伦摩擦模型,对两种桩基加固地基闸室结构分别进行闸室底板沉降与地基沉降、桩身竖向应力、桩身水平位移以及桩土荷载承担比共4个方面的对比分析。研究表明:一体式桩基加固闸室结构在一定程度上有利于减小闸室整体沉降和地基沉降,素混凝土垫层起到一定的调节作用;一体式桩基加固闸室结构桩基承担的竖向荷载大于分开式,土承担的荷载比例小于分开式;两种结构桩身水平位移沿桩基入土深度的变化趋势一样;分开式桩基加固闸室结构在一定程度上有利于减小闸室底板弯矩。     

蟠龙口水闸工程设计的关键问题分析

水闸设计在水利工程的设计和施工中起着非常重要的作用,结合作者的实际工作经验,讨论和分析了水闸设计规模的确定原则、水闸设计选址的要求、水闸设计应注意的问题以及水闸基础的处理方法。在水闸设计中,进行消能防冲设计,并进行闸室安全计算,可供参考。     

施工期地连墙整体模型优化

通过对在建泰州引江河高港枢纽二线船闸工程的研究分析,基于ABAQUS平台建立了适用于船闸闸室的地连墙整体有限元模型,模拟施工期不同阶段拉锚体系的受力变形。计算结果与现场实测结果的对比表明,建立的整体模型能够准确地预测施工期不同阶段地连墙和锚碇桩的变位情况以及拉杆的内力变化。同时,基于该整体模型重点探讨了地连墙板桩结构的拉杆布置、闸室土体开挖和墙后填土方案等对板桩结构体系的影响。研究结果表明：闸室土体开挖对板桩墙内力和变形影响最大;拉杆数量及拉杆高程都应该合理布置,以避免地连墙的拉应力过大;先开挖闸室内土体再回填板桩墙后土体的施工方式更利于拉锚体系的整体受力和变形。     

坞式闸室混凝土裂缝控制措施

坞式闸室在以往的工程中经常会在闸室底板和倒角产生混凝土裂缝,底板裂缝通过后浇带设计加以解决,后浇带处理不当会产生人为裂缝、同时也会带来施工不便。探讨坞式闸室底板整体浇筑的可行性,研究采用三维有限单元法模拟船闸坞式闸室的施工过程,分析指出闸室底板和倒角可能产生裂缝的成因,提出应用预应力加固技术防治混凝土裂缝,同时提出了预应力布置参数。计算结果表明,施加预应力后可有效降低底板和倒角处的拉应力,使其低于混凝土应力控制标准,达到了防治裂缝的目的。     

坞式船闸闸室结构受力性态有限元研究

本文依托嘉陵江红岩子电航枢纽工程船闸相关资料,在坞式闸室结构常规计算基础之上,利用APDL语言进行编程,在ANSYS平台上开发了坞式船闸闸室结构有限元计算模块,分析了闸室及地基的应力和位移特性,并与常规计算法进行了分析比较.建模过程和研究成果为ANSYS软件在水工结构工程中的若干应用起了抛砖引玉的作用.     

闸墙碰撞分析及其混凝土性能指标研究*

针对Ⅲ级船闸,采用有限元方法分析闸室墙面遭受设计最大吨级船舶以最大碰撞角度和规范规定的最大航速碰撞闸墙时的内部应力分布情况,发现闸室混凝土结构采用常规的C25强度等级不足以保证闸墙表面承受碰撞时引起的压应力和拉应力.同时,依据有限元分析结果得到闸墙混凝土需要满足的各项强度指标,并且通过实际工程的现场试验研究验证了新老混凝土粘结强度指标的可靠性,为船闸工程设计和结构修复提供可靠依据.