天荒坪抽水蓄能电站上水库7#廊道开裂原因分析与加固方案论证

论文摘要

天荒坪抽水蓄能电站上水库库底及坝体内布设了城门洞型的排水与观测廊道,除不同廊道交接处小范围内采用全断面现浇混凝土外,其余均采取:底板和边墙为现浇混凝土,上部拱体为预制混凝土。电站运行一段时间后,7#廊道现浇底板出现沿纵向宽度约为0.1mm～0.15mm的裂缝。这些裂缝对廊道的安全运行构成了威胁,需要进行加固处理。 本文基于ABAQUS平台,首先针对加固之前的廊道结构进行有限元计算,其目的是分析影响底板应力的因素,找出造成底板开裂的原因,在此基础上,提出加固方案。为了论证加固方案的合理性,验证加固效果,本文还进行了加固前后的非线性有限元对比计算分析和现场对比试验。 本文的主要工作有: 1) 对加固之前的廊道结构进行有限元计算,找出廊道底板开裂的原因,提出加固方案; 2) 对加固前后廊道结构进行非线性有限元计算,得到加固前后廊道两现浇边墙相对位移、拱顶与底板相对位移随水库水位变化的规律和廊道结构的应力分布情况; 3) 进行廊道加固前后现场观测试验,得到廊道两现浇边墙相对位移以及拱顶与底板相对位移随水库水位变化的规律; 4) 对比分析加固前后现场观测试验与非线性有限元计算所得结果,论证加固方案的合理性,验证加固效果。 结果表明: 1) 超挖是导致廊道底板开裂的主要原因; 2) 加固方案合理,加固效果明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 抽水蓄能电站简介
• 1.2 天荒坪抽水蓄能电站简介
• 1.3 研究背景及问题的提出
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 廊道底板开裂原因分析
• 2.1 材料模型
• 2.1.1 混凝土损伤塑性模型
• 2.1.2 Mohr-Coulomb模型
• 2.1.3 节理模型
• 2.1.4 钢材的本构模型
• 2.2 计算模型
• 2.2.1 坐标系约定
• 2.2.2 计算范围和边界条件
• 2.2.3 荷载条件
• 2.2.4 材料分区
• 2.2.5 网格划分
• 2.2.6 物理参数
• 2.3 影响底板应力水平的参数分析
• 2.3.1 基岩弹性模量的影响
• 2.3.2 廊道两侧超挖的影响
• 2.3.3 廊道底板下超挖的影响
• 2.3.4 混凝土界面粘聚力的影响
• 2.3.5 混凝土界面摩擦角的影响
• 2.3.6 反滤层弹性模量的影响
• 2.3.7 反滤层粘聚力的影响
• 2.3.8 反滤层摩擦角的影响
• 2.4 导致底板开裂的原因分析
• 2.5 定性说明廊道两侧超挖的影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 加固方案及加固效果的有限元分析
• 3.1 加固方案
• 3.2 加固前后有限元对比分析
• 3.2.1 计算范围、边界条件和荷载条件
• 3.2.2 网格划分
• 3.2.3 材料参数取值
• 3.2.4 计算结果
• 3.3 本章小结
• 第4章 现场试验验证
• 4.1 试验方案与试验方法
• 4.2 试验结果与分析
• 4.2.1 相对位移观测结果
• 4.2.2 结果分析
• 4.3 计算与试验结果比较分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢