導(dǎo)流洞進(jìn)口閘室有限元分析及應(yīng)力配筋

崔海濤,李 娟,曾 俊,王 偉

(1.中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,天津300222;2.天津普澤工程咨詢有限責(zé)任公司,天津300204)

0 引 言

某水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口主要由導(dǎo)流洞閘室、工作閘門和啟閉機(jī)排架等組成。進(jìn)口底板高程為1 170.0 m,正常運(yùn)行期水位為1 205.0 m。導(dǎo)流洞進(jìn)口閘室的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖1和圖2所示。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算方法對(duì)于這種三維空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化較多,難以反映結(jié)構(gòu)的整體作用效果。現(xiàn)行《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL191-2008)[1]對(duì)于應(yīng)力配筋做了簡(jiǎn)單的介紹,如何合理應(yīng)用有限元應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行閘室配筋,是一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的問(wèn)題。本文采用ANSYS軟件模擬計(jì)算閘室在三種工況下的應(yīng)力和變形,并通過(guò)有限元法得到應(yīng)力對(duì)閘室進(jìn)行配筋計(jì)算。

1 導(dǎo)流洞進(jìn)口閘室計(jì)算條件

1.1 計(jì)算工況及荷載

根據(jù)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的不利組合及正常運(yùn)用情況,選取如表1中所示的3種代表工況。

圖1 導(dǎo)流洞進(jìn)口閘室平面圖

圖2 閘室A-A剖面圖

表1 計(jì)算工況和運(yùn)行條件

計(jì)算工況荷載根據(jù)水工荷載設(shè)計(jì)規(guī)范確定,計(jì)算工況1的荷載主要是結(jié)構(gòu)自重,計(jì)算工況2和計(jì)算工況3的荷載除了結(jié)構(gòu)自重外,還有上部結(jié)構(gòu)荷載、靜水壓力和揚(yáng)壓力等。

1.2 計(jì)算參數(shù)

閘室結(jié)構(gòu)混凝土采用常規(guī)C30混凝土。進(jìn)口開(kāi)挖后,出露的巖體大部分為弱風(fēng)化中、下段(Ⅱ、Ⅲ類)巖體,大多呈塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu),閘室底板部位無(wú)軟弱帶存在,巖體以Ⅲ類為主,強(qiáng)度均一,計(jì)算中選取的材料物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 巖石、混凝土材料計(jì)算采用的物……