基于ansys的预应力闸墩补强加固三维有限元分析

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1、分类号___________密级______________UDC___________学号201210318121NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower硕士学位论文基于ANSYS的预应力闸徵补强加固三维有限元分析孙留颖导师姓名、职称_____________唐克东教授______________申请学位工学硕士学科名称工程力学提交论文日期2015-05-10答辩日期2015-05-17学位授予单位、授予日期华北水利水电大学独立完成与诚信声明本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研宄工作所取得的

2、研宄成果并撰写完成的。没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除己经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北水利水电大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名保证人（导师）签名：签字日期：如签字日期：vnd学位论文版权使用授权书本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用学位论文的规定。特授权华北水利水电大学可以将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫

3、描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文原件或复印件和电子文档。（涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）学位论文储齡：导师签名：签字曰期：签字日期：：分类号:密级:UDC:单位代码:10078华北水利水电大学硕士学位论文基于ANSYS的预应力闸墩补强加固三维有限元分析THREEDIMENSIONALFINITEELEMENTANALYSISONPRESTRESSEDPIERREINFORCEMENTBASEDONANSYS研究生姓名：孙留颖指导教师：唐克东教授专业名称：工程力学所在学院：土木与交通学院2015年4月摘要基于ANSYS的预应力闸墩补强加

4、固三维有限元分析摘要预应力混凝土结构与普通混凝土结构相比，不仅提高了结构的刚度和抗裂度，改善了构件的变形和抗裂性能，而且可以节省材料、减轻结构自重。除此以外，预应力混凝土结构相比较下断面尺寸更小、刚度更大、承载能力更强及抗震性能更好，近年来已广泛应用于工业与民用建筑及交通运输建筑中，例如预应力空心楼板、屋面大梁等，在水工建筑中也用来修建码头、闸门、调压室、压力水管、工作桥、水电站厂房的屋面梁及吊车梁等结构构件，也可用预加压力的方法来加固大坝、衬砌隧洞等。作为水工结构工程领域发展的重要方向，预应力闸墩正是这种技术在水工建筑方面的一个重要应用。闸墩作为重要的泄水建筑物，作用是分隔闸孔，承受闸

5、门传递的水压力，作为坝顶桥梁的支撑。预应力混凝土结构技术，可以使闸墩、弧门支座、预应力筋协调作用，实现控制闸墩构件的拉应力区，从而能够显著地改善正常使用阶段闸墩构件的工作性能。然而锚块部位和支铰区的受力与一般的预应力构件相比更为复杂，需要对空间效应、群锚效应等传统计算方法难以解决的技术上的相关问题加以考虑，加之弧门推力较大，汛期河流洪水的作用，使闸墩构件受力更为复杂。为更加全面地掌握闸墩结构在静力作用下的影响，了解其受力情况，以及增设加固板梁后闸墩、加固板梁等部位的应力分布状况，需采用按闸墩加固方案、计算荷载及计算组合工况进行三维静力结构计算分析，为闸墩的结构配筋和运行安全提供计算依据，

6、为相关水电站设计、施工提供借鉴。结合某水电站工程泄洪闸闸墩加固这一工程实践，采用国际上通用的大型有限元程序ANSYS，合理建立加固设计后的预应力闸的三维有限元模型，合理地按预应力锚索的点位施加锚索预张拉力，并考虑多种荷载组合和工况组合，进行有限元计算分析，确定其预压后的效果，更好掌握相关闸墩结构静力作用下的应力应变规律，并深入分析加固后的控制工况，更加全面地总结出预应力闸墩加固后的三维有限元分析特点，得出加固后闸墩墩体竖向拉应力、侧向位移明显减小，但闸墩控制区域支铰区的应力略有增加，加固梁下缘中部和加固梁上缘与闸墩交接部位拉应力较大，已超过C25混凝土抗拉强度标准值，应注意加强配筋等结论

7、，以推动较复杂的水工结构的三维有限元分析计算的发展。同时，为此工程的后续维护和建设提供相关理论依据。关键词：水电站；泄洪闸；预应力闸墩；加固梁；锚索；ANSYS；有限元分析IABSTRACTTHREEDIMENSIONALFINITEELEMENTANALYSISONPRESTRESSEDPIERREINFORCEMENTBASEDONANSYSABSTRACTComparedwithordinaryconcretestructur