太浦河泵站泵房底板空间和平面有限元结构分析及其比较研究论文

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1、太浦河泵站泵房底板空间和平面有限元结构分析及其比较研究论文摘要：软土地基上基础板的结构分析通常简化为平面问题进行，这种简化与实际情况存在较大差异。了解这种差异特性，对于正确评估简化计算的结果，保证设计的安全和经济具有重要意义。太浦河泵站泵房底板是典型的大型软土地基基础板。本文以该底板为计算对象，分别应用有限单元法进行了空间三维和简化的平面二维结构分析，分析中考虑了底板、基础、墩墙和顶板的共同作用。通过对计算结果的比较分析，找出差异上的一些规律，为类似结构的计算提供一定的参考。关键词：太浦河泵站软基底板结构分析有限元ANSYS程序3D/2DFEAandpara

2、tiveStudyofFoundationSlabofTaipuhePumpingStationAbstract:Structureanalysisoffoundationslabonsoftfoundationisusuallysimplifiedtoplaneproblem.Suchsimplificationhasquitemoredifferencetotheact.Tofindoutthisdifferenceissignificativetocorrectlyevaluateresultsandensuredesignsafetyasy.Thef

3、oundationslabofTaipuhepumpingstationisatypicalhugefoundationslabonsoftfoundation.Inthisthesis,accurate3Dandsimplified2DFEAisdoneseparatelyontheslab,andslab-ground-upperstructureinteractionistakenintoaccountintheanalysis.Byparativeanalysisingtheresults,.freeleconclusionisdrailarstru

4、ctureAnalysis.KeypingStationSoftfoundationSlabStructureanalysisFEAANSYSprogram1、问题的提出软土地基上水闸、泵站底板的结构计算通常是采用“截条法”进行.freel3/s的斜15。轴伸泵。泵房为堤身式块基型结构，分三块底板，每块底板平面尺寸为40.45m(顺水流方向)×22.50m（垂直水流方向），底板平均厚度2m，廊道部位为1.55m。底板以下8m深度范围内地基采用水泥土搅拌桩复合地基。1.45m高程以下的底板、墩墙和流道体型参见图1。本文以完建期中跨底板单元为计算对象。3、空间有

5、限元分析（1）建模和求解取中跨底板单元完建工况为计算对象，对1.45m高程以下包括顶板、墩墙、底板和地基进行整体空间三维有限元分析。地基深度取50m，水平方向各往外取22.5m。混凝土结构部分采用能够较好模拟弯曲变形的空间非协调单元，底板、流道和墩墙为C20混凝土，弹性模量为2.55×104MPa，顶板为C25混凝土，弹性模量为2.55×104MPa。地基部分采用空间协调单元，底板以下8m的按复合地基考虑，其变形模量为55MP，其余为天然地基，变形模量为10MP。将上部荷载导算到1.45m高程。计算底板单元的两侧作用有相邻底板的边荷载，按平均基底压力165k

6、Pa考虑。采用国际著名的有限元分析系统ANSYS进行三维有限元建模、分析和后处理。有限元模型见图1，水流方向为X，底板高度方向为Y，垂直水流方向为Z。图1三维有限元模型（2）计算结果分析底板竖向位移（图2）：进水侧小，出水侧大，在垂直水流方向则比较均匀。最大竖向位移发生在出口处，为100mm，廊道水泵支墩处的沉降为92mm，顶板在电机部位的沉降为97mm。整块底板的计算不均匀沉降差为14.5mm。顺水流方向应力（图3）：底板进水流道段上部为压应力区，平均值为0.27MPa，沿垂直水流方向贯穿底板上部，在墩墙下部压应力区范围比较大。底板进水流道段下部为拉应力区

7、，平均值为0.11MPa，沿图垂直水流方向贯穿底板下部，流道中部拉应力区比较大。底板出水流道段除了墩墙下部出现几个不连续的压应力区外，基本上是拉应力区，拉应力平均值0.11MPa；底板廊道段几乎全部是是拉应力区，只是底部靠近边缘处出现小范围的压应力区。顺水流向的最大拉应力为0.50MPa，出现在三个部位：廊道上表面、进水流道出口段下表面、出水流道中段下表面。垂直水流方向应力（图4）：整个底板上面受拉，下面受压。廊道及其附近为较高应力区，最大拉应力0.54MPa出现在进水流道出口段和出水流道进口段上表面，最大压应力0.83MPa出现在进口流道后部的下表面。图2

8、竖向位移等值云图图3顺水流向应力云图图4垂直水流向应