大比尺钢衬钢筋混凝土马蹄形压力管道改性试验研究

为了对管道裂缝进行模拟,通过分析试验结果,计算裂缝的分形维数,利用分形几何的l系统进行描述,推导出l系统表达式及三维显示的映射表达式。实现了对不规则形状裂缝较真实的反映。

对钢衬钢筋混凝土压力管道进行结构计算时,温度应力的影响是不容忽视的.在变截面固定端超静定拱模型的基础上,运用结构力学弹性中心法推导了温度应力的计算公式,可为工程设计人员提供参考依据.

根据模型实验和非线性有限元计算结果,对下游坝面式钢衬钢筋混凝土压力管道结构在各类荷载及其组合下的受力性态进行了分析和总结,提出了此种结构五阶段受力的概念。

基于钢衬钢筋混凝土压力管道在设计荷载下外包混凝土将带裂缝工作的基本承载特性,以缓解开裂与限裂间的矛盾为指导思想,将减小坝后背管外包混凝土裂缝宽度和提高开裂管道的耐久性作为研究目的,结合模型试验和有限元法,研究了一些裂缝控制措施的应用效果,以及有效的计算内水压力下钢衬外包混凝土裂缝宽度的公式。结果表明:总用钢量相同时,减薄钢衬,加大钢筋用量,减小裂缝宽度效果明显;减薄钢衬外包混凝土厚度,也可减小裂缝宽度;性能可靠的防水涂料具备黏接性强和变形能力高的基本性质,可进一步研究其对提高管道耐久性的长期作用;采用п-780-83规范中的裂缝宽度公式,计算结果与模型试验结果较为符合。

三峡水电站为坝后式厂房,引水采用单机单管引水方式,压力管道直径大,hd值高。设计对压力管道的布置形式和结构型式进行了论证研究,为尽量减少管道布置对坝体断面的削弱,方便施工,提高坝体结构整体安全性,经综合比较后确定压力管道采用下游坝面留浅槽管的布置形式,结构型式采用钢衬钢筋混凝上管联合受力的方式。通过对压力管道的设计原则和方法、安全系数确定、钢衬和钢筋配置的设计、钢衬钢筋混凝土管联合受力措施研究、管道裂缝分析及保护措施研究等工作,为保证施工质量创造了条件,并节省了工程投资。另外,三峡水电站工程实践也为我国制定水电站钢衬钢筋混凝土压力管道设计规范提供了充分、翔实的依据。

钢衬钢筋混凝土压力管道是水电站广泛采用的新型结构,其内水压力等荷载由钢衬和外包的钢筋混凝土共同承担。结合工程应用,系统地总结了下游坝面钢衬钢筋混凝土压力管道非线性有限元分析的特点,并从混凝土本构关系模拟(采用非线性弹性模型、弹塑性模型、内时模型、断裂力学模型、流变学模型、损伤力学模型)、混凝土裂缝模拟、钢筋模拟和钢筋与混凝土之间粘结模拟等方面介绍了研究进展情况,指出了进一步研究需要解决的问题。

总结了水电站下游坝面钢衬钢筋混凝土压力管道的发展与应用,及在仿真材料结构模型试验、拟解析解和有限元方法等方面的研究进展情况,指出了需进一步研究解决的问题

本文论述了采用大小比悄仿真材料平面模型试验的方法研究三峡电站钢衬钢筋混凝土压力管道在内水压力作用下结构的应力分布、管道混凝土初裂位置、初裂荷载、裂缝宽度、裂缝发展特征以及管道的极限承载能力。研究减小裂缝宽度的措施。

针对钢衬钢筋混凝土压力管道,结合弹性模量缩减法和梁系有限元法,建立了结构极限承载力分析的弹性迭代法。弹性迭代法继承了弹性模量调整法原理简单、应用方便的优点;同时,利用梁系有限元能大大减少单元和自由度数,在保持精度的同时能显著提高计算效率。算例分析表明,弹性迭代法计算精度良好,可应用于钢衬钢筋混凝土压力管道结构的极限承载力分析中。

提出“外部管壁”力学模型,并推导出精度较高的半理论半经验计算公式,该公式考虑了混凝土保护层内外的裂缝宽度差异,而后给出算例。

采用接触单元并考虑材料的非线性,通过对钢衬钢筋混凝土压力管道进行三维有限元参数化分析表明,接触单元能较好地模拟钢衬管与垫层的相互作用,参数化分析得出各个参数对压力管道的影响,为压力管道的精确设计提供参考.

钢衬钢筋混凝土压力管道应用于大型水电站中,一般在设计时都允许混凝土出现裂缝,但对裂缝宽度进行了限制,而实际工程实测值往往超过计算值。结合三峡大比尺结构模型试验分析了用现有计算公式计算钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度的计算值与实测值的符合程度并对今后将进行的裂缝宽度的研究提供了建议。

采用ansys程序对三峡水电站管道大比尺试验模型进行了有限元分析,得到了管道开裂前各种材料的承载比、初裂荷载、裂缝宽度以及结构超载系数,并与模型试验结果进行了对比.结果表明,有限元分析结果与试验结果基本一致,可以为其他工程提供参考.

国内外大型水电工程都需要布置能宣泄大流量的、承受高水压的压力管道。水轮机和压力管道是很多综合水电工程最重要的主体工程之一。压力管道通常多为钢筋混凝土结构,内有承压的钢壳,外包钢筋混凝土保护层,以满足这类建筑物提出的安全和可靠性的高要求。分析研究了现有压力管道的结构、安全系数、计算方法及有关的标准规范

国内外大型水电工程都需要布置能宣泄大流量的，承受高水压的压力管道，水轮机和压力管道是很多综合水电工程最重要的主体工程之一。压力管道通常多为钢筋混凝土结构，内有承压的钢壳，外包钢筋混凝土保护层，以满足这类建筑物提出的安全和可靠性的高要求。

结合ansys有限元分析软件在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用,应用ansys软件对某水电站的钢衬钢筋混凝土压力管道的应力和位移进行了模拟分析。

钢衬钢筋混凝土压力管道的优化设计实际上是如何充分发挥钢材强度以达到即节省钢耗又增加收益的目的.首先采用锅炉公式拟定经济直径,然后借助ansys有限元优化技术,利用ansys优化工具箱的零阶方法,设计在不同水压下钢衬钢筋压力管道的最优弹性模型,并通过与某工程实例进行比较,验证该工程设计的合理性和经济性.

前苏联从60年代中期开始对钢衬钢筋混凝土压力管道进行了较系统的试验研究、理论分析和设计计算,提出了设计准则并修改了相应的设计规范,总结了丰富的经验。为了吸收前苏联的钢衬钢筋混凝土压力管道的设计、施工经验,中国长江三峡工程开发总公司邀请了俄罗斯专家进行咨询,对三峡电站压力管道按苏联规范作复核计算,优化了三峡电站压力管道的设计。

通过对8根钢筋混凝土压力管道的加固试验研究,分析了构件的破坏形态及承载力的影响因素,比较了两种纤维材料的加固效果,并提出了理论计算公式,为工程实践提供了理论依据与技术支持。

采用三点试验法,对1根钢筋混凝土对比管道和4根加固钢筋混凝土管道的破坏特征、承载力和延性进行了试验研究。对不同加固材料和不同加固量的钢筋混凝土管道在外压力作用下的承载力、荷载-竖向位移曲线等方面进行了分析。试验结果表明,采用frp加固钢筋混凝土管道可改变裂缝形态,明显提高其承载力,并对管道的延性有较大程度提高。通过分析cfrp和gfrp加固地下管道的破坏特征、承载力及延性,证明了frp加固钢筋混凝土管道的有效性,为frp加固钢筋混凝土管道应用于工程实践提供了有意义的参考。

从计算具有混凝土径向裂缝的管道结构位移出发，导出了计算钢衬钢筋混凝土压力管道混凝土裂缝宽度的半解析，半经验的实用数学模型，经与１：１比尺真实材料结构模型试验结果相对照，计算值与试验符合良好，文中还给出了算例并讨论了控制裂缝宽度的途径。

《钢筋混凝土简支梁静力试验》 学生实验任务书 罗维刚编写 土木工程学院实验中心 班级： 姓名： 学号： 2 前言 为了适应土木工程学科的高速发展，满足对工程建设技术人才高素质的要求，为给学生留有更 多的自己钻研的时间与空间，特开设《钢筋混凝土简支梁静力试验》独立试验课程。该课程为一设 计性、综合性的试验，面对学校相关专业学生开放，完全由学生自行设计试验方案、试验构件施工、 试验实施以及数据分析处理，达到大纲要求的能力，可以获得相应学分。为了使学生能够顺利完成 本次试验任务，掌握钢筋混凝土简支梁静力加载试验方法，了解钢筋混凝土受弯构件荷载作用下的 工作性能，提高试验技能，要求必须做好以下几方面工作。 1试验前的准备工作 认真学习教材，领会实验任务书，了解本试验的任务、目的、原理、方法和步骤，熟悉所用的 试验仪器仪表的一般构造和操作规则。试验小组成员必须有共同协作、讨论、思