大体积混凝土的三维有限元分析计算实例.pdf

2 0 1 5年第 l 2期 ( 第4 3卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 2 2 01 5 ( T o t a l N o 4 3 ) 文章编号： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 5 ) 1 2 0 0 2 3 0 2 大体积混凝土的三维有限元分析计算实例 郭佳乐 ， 温州 ( 黑龙江省水利水 电勘测设计研究院， 哈 尔滨 1 5 o o 8 O ) 摘要： 大体积混凝土施工 ， 受力情况复杂， 进行三维有限元分析计算十分必要。文章结合工 程实例， 通过有限元计算， 对整个结构的受力进行全面的了解， 可以检验 目前施工方案布置的 合理性、 可靠性 ， 并且通过 A N S Y S C程序进行有限元计算 ， 为结构配筋 、 施工详 图设计提供 依据。 关键词： 大体积混凝土； 三维有限元分析； A N S Y S 程序； 单元 ； 计算模型 中图分类号 ： T U 7 5 5 文献标识码： B 1 工程概况 某水 电 站 升 船 机 渡 槽 段 全 长 8 5 4 5 m( 0+ l 1 5 5 0 00+ 2 0 0 9 5 0 ) ， 宽度 2 0 m( 坝左 0+1 7 5 4 0 0 一 坝左 0+1 5 5 4 0 0 ) 。坝后厂房安装 间顶板 为 1 2 0 0 圆弧 拱 ( 以 下 简 称 顶 拱 ) ， 顶 拱 尺 寸 ： 半 径 R = 2 2 8 0 5 m， 跨度为 3 9 5 m， 高度为 1 1 4 0 3 m， 拱顶高程 为 3 6 1 5 0 0 m， 两端与边墙相连 ， 安装 间地面高程 为 2 8 0 7 4 0 m， 安装 间地 面至拱 顶 的高 度 为 8 0 7 6 0 m。 顶拱混凝土浇筑期间下方坝后厂房安装间也在同时 施工 ， 为确保顶拱下方坝后厂房安装 间施工 的安全 以及该坝段整体施工进度要求， 厂房安装间顶拱混 凝土浇筑施工( 下称渡槽段封拱施工) 拟采用预制混 凝土模板的施工方案 ， 以便底部厂房安装 间施工 的 同时继续浇筑顶拱 以上混凝土。 2 研究目的、 背景及意义 本工程进行 了 1 2 0 。 全拱 预制混 凝土模 板、 1 8 0 度全拱预制混凝土模板及 1 2 0 。 半拱预制混凝土模板 等三种布置， 并着重对 1 2 0 。 全拱预制混凝土模板 方 案进行详细研究。选定了预制混凝土模板、 移动样 架及下部安全 网的结构型式 、 对结构 的强度 和刚度 进行了分析计算。渡槽段封拱施工为大体积混凝土 施工 ， 受力情况复杂 ， 进行三维有 限元分析计算十分 必要 。通过有限元计算 ， 可 以使对整个结构 的受力 有全面的了解 ， 检验 目前施工方案布置的合理性 、 可 靠性， 并且通过有限元计算， 为结构配筋、 施工详图 设计提供依据。 3 研究内容及 A N S Y S 软件优点 在结构整体浇筑完毕后进行 计算 ， 主要计算 整 体结构的第一主应力及第三主应力。第一主应力为 主平面上的最 大正应力 ， 第三主应力为主平面上 的 最小正应力， 两种应力均正为拉应力， 负为压应力。 按照浇筑左侧或者右侧一层混凝土需要三天时间来 模拟整个施工过程。 采用 A N S Y S软件 进行大体积 混凝 土有 限元 分 析计算 ， 是 由于 AN S Y S软件在水利工程科研和设计 中具有以下优点： 前处理功能强大。在建立模型 及网格划分时能提供近 2 0 0种单元类型， 用户在计 算时可以根据工程实际情况进行单元类型 的选择 ， 选出最符合的单元类型 ， 以便更好 的对工程仿 真研 究。求解器功能强大。求解时能提供结构、 热、 流 体、 磁场等多物理场的分析。后处理器输出方便 快捷。A N S Y S 软件在计算分析结束后， 不仅可以通 过图表、 曲线提供运算数据， 得到每个单元及节点的 分析结果 ， 还可以以云图、 矢量图及等值线图等图片 形式直观反映运算结果。二次开发功能显著。在 收稿 日期 2 0 1 5 0 7 2 6 作者简介 郭佳乐( 1 9 8 7一) ， 女 ， 黑龙江哈 尔滨人 ， 工程师； 温9 。J l ( 1 9 8 3一) ， 男， 黑龙江哈 尔滨人 ， 工程师。 一 2 3