惠州抽水蓄能电站高压钢筋混凝土平底岔管三维有限元分析

岔管是输水道最重要的工程部位，运行期间结构受力复杂，为保证岔管混凝土的施工质量，施工中采用了一系列综合措施。如继广州抽水蓄能电站采用无钢衬高压钢筋混凝土岔管技术后，国内在天荒坪蓄能电站再次应用该技术并获得成功。天荒坪电站岔管承受的最大静水头为６８０ｍ，并在国内首次采用９．０ｍｐａ高压进行固结灌浆。总之，该岔管的设计和施工都是成功的。

在静力计算的基础上,取正常蓄水位静力e-b模型计算应力状态作为动力计算的初始应力状态,对天池抽水蓄能水电站混凝土面板堆石坝进行了三维动力反应与永久变形分析。

在总结国内外模型模拟经验的同时,针对天池抽水蓄能电站坝址特点,构建不同静动力三维有限元分析方法,并给出计算流程,以期为工程的顺利实施提供理论基础和科学依据。

采用通用的有限元计算软件,对黄鱼塘水电站对称y形钢筋混凝土岔管进行了三维有限元分析。给出了岔管在施工和运行过程中各种工况下的应力和位移分布规律,为对称y形钢筋混凝土岔管结构的设计和施工提供了一定的参考依据。

结合乌龙山抽水蓄能电站尾水岔管结构工程实例,以abaqus大型软件为平台,提出了围岩弹塑性模型以及混凝土损伤塑性本构模型,通过三维有限元线性和非线性计算,分析研究了在施工、内压、外压等工况下围岩、衬砌、钢筋的应力与变形,建议将锚杆在围岩外面预留一定长度,并将其与衬砌内的钢筋焊接在一起。

以我国某大型抽水蓄能电站工程为实例,利用大型通用有限元软件abaqus对该电站尾水钢筋混凝土岔管洞段围岩及衬砌的变形和应力状况进行三维有限元分析,根据计算结果对衬砌进行了配筋计算,提出了在实际工作中应做好围岩的固结灌浆、衬砌和锚固的建议.

本文用三维非线性有限元法,对长甸电站地下钢筋混凝土岔管在内水和外水压力作用下围岩、衬砌混凝土的应力和变形进行了分析,并通过对围岩侧压力系数、变形模量、摩擦系数及凝聚力等影响岔管和围岩应力分布诸因素的敏感性分析,得出一些有关钢筋混凝土岔管的结论。

文章应用大型通用有限元软件ansys,对某水电站钢筋混凝土岔管在施工期、运行期和检修期工况下进行了三维有限元计算。根据计算结果,分析钢筋混凝土结构的稳定性,验证结构设计的合理性,并根据应力计算结果,推荐岔管结构配筋方案。

采用三维有限元法,对惠州抽水蓄能电站上游调压井与围岩之间的联合受力结构进行计算和分析。计算考虑了内水压力、外水压力、围岩压力及灌浆残余应力作用,并模拟在外压作用下围岩与混凝土外表面的不完全边结作用。

(1)首先建立有限元模型，这里我们选用ansys软件自带的专门针对混凝土的单元类型 solid65，进入ansys主菜单preprocessor->elementtype->add/edit/delete，选择添加 solid65号混凝土单元。 (2)点击elementtypes窗口中的options，设定stressrelaxaftercracking为include，即 考虑混凝土开裂后的应力软化行为，这样在很多时候都可以提高计算的收敛效率。 (3)下面我们要通过实参数来设置solid65单元中的配筋情况。进入ansys主菜单 preprocessor->realconstants->add/edit/delete，添加实参数类型1与solid65单元相关， 输入钢筋的材料属性为2号材料，但不输入钢筋

惠州抽水蓄能电站a厂上游水道最大静水头627m,采用透水衬砌理论设计。第一次充水试验时,最大渗水量为827m3/h,渗水处理后减少为约80m3/h。目前a厂上游水道安全运行已6年,水道结构安全、围岩渗透稳定。简要分析和介绍了a厂上游水道设计、渗水原因和渗水处理措施,并结合渗水处理情况对抽水蓄能电站钢筋混凝土高压管道防渗处理进行了初步的探讨。

广州抽水蓄能电站（下称广蓄电站）二期工程高压钢筋混凝土岔管采用平底岔管的型式，以利放空排水。平底岔管的内体型比已建成的广蓄电站一期工程的非平底，对称于洞轴线时，卜型岔管更加复杂。根据广蓄电站一期工程高压钢筋混凝土岔管设计的成功经验，用边界单元法对广蓄电站二期工程高压平底岔管进行了详细的结构分析，其成果是广蓄电站二期工程高压钢筋混凝土岔管设计的依据。经过充水放空后对广蓄电站二期工程高压平底岔管的检查，证明其设计合理、可靠的。

根据地下高压钢筋混凝土岔管受内水压力衬砌开裂后的渗流场变化特征,提出了高压管道内水外渗的渗流场与应力场耦合的三维有限元数值分析方法。根据地下高压钢筋混凝土岔管衬砌开裂破坏规律,给出了高压管道受内水压开裂的裂缝宽度估计公式和混凝土衬砌结构的配筋计算方法。通过对实际工程的分析计算,论证了高压管道内水外渗的衬砌结构配筋的影响,为地下高压管道的设计提供了一种有效的分析方法。

基于有限元数值分析,建立岔管三维有限元模型,能够反映岔管在高内水压力作用下的整体应力及局部应力状态,能较为精确完整地反映钢岔管运行期的实际受力情况.以新疆某水电站高压钢岔管为例,采用autodesk软件建立模型导入有限元软件,修改后生成几何模型及有限元模型,采用壳单元进行模拟计算,取得了较为合理的成果,对于同类钢岔管的建模及计算有一定的参考意义.

广州抽水蓄能电站（下称广蓄电站）二期工程高压钢筋混凝土岔管采用平底岔管的型式，以利放空排水。平底岔管的内体型比已建成的广蓄电站一期工程的非平底、对称于洞轴线的卜型岔管更加复杂。根据广蓄电站一期工程高压钢筋混凝土岔管设计的成功经验，用边界元法对广蓄电站二期工程高压平底岔管进行了详细的结构分析，其成果是广蓄电站二期工程高压钢筋混凝土平底岔管结构设计的依据。

在惠州抽水蓄能电站充排水过程中,对高压岔管附近钢筋应力进行了跟踪监测。实测应力性态分析表明,钢筋应力变化与充排水期间水位变化相关性较大,其应力分布及变化在设计范围之内,符合一般规律,实测应力性态正常。

采用ansys有限元非线性仿真技术,对某抽水蓄能电站保压蜗壳及外围混凝土结构进行受力计算分析,确定蜗壳外围环向和水流向配筋方案,计算配筋混凝土裂缝开展宽度及开裂部位钢筋应力。结果表明,蜗壳钢衬应力水平达到钢材屈服强度的45%～50%,蜗壳进口至下游墙侧蜗壳外围混凝土顶部及底部开裂明显,其他部位开裂不明显,蜗壳整体刚度满足规范规定。

水电站混凝土蜗壳三维有限元分析

水电站混凝土蜗壳三维有限元分析 (2)

采用三维有限元方法,应用自编的弹簧单元加载程序和ansys软件,考虑钢岔管与围岩间的缝隙值,按岔管与围岩联合承载,对某水电站的埋藏式月牙肋钢岔管进行了结构计算,分析了钢衬、混凝土衬砌与围岩联合承载结构特性,探讨了围岩性能和初始缝隙值的敏感性。结果表明,钢岔管与围岩联合承载时钢衬及肋板应力变化梯度趋于平缓,围岩约束钢衬的位移使其分布趋于均匀,采用弹簧单元模拟回填混凝土和围岩有效、可行。

对桩-土系统用三维有限元模型和wilson-θ直接积分法计算钢筋混凝土管桩顶面的瞬态动力响应,并由此分析了管桩顶面不同测点的反射波信号特征及其与桩身缺陷的对应规律。计算结果表明:管桩顶部波传播的三维效应对桩身浅部局部缺陷深度的判断有较大的影响,所得结论对由反射波法检测管桩全截面断裂和局部缺陷以及传感器的合理布置有较大的指导作用。

呼蓄工程从高压钢岔管的高强钢板及配套焊接材料的研发、设计、制造等方面进行国产化研究和应用,证明了呼蓄电站高压钢岔管国产化成功,结束了高水头钢岔管依赖进口的历史,为以后国内同类电站钢岔管国产化的施工奠定良好的基础。