ANSYS 在水工中的应用

《ANSYS 在水工中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、ANSYS在水工中的应用ANSYS对于模拟诸如大坝水电站蜗壳渡槽导管平台以及孔闸等建筑物的力学行为具有强大的优势可以对这些结构的稳定性和应力状态进行分析计算并且可以进行防渗计算在计算中可以考虑水压力淤砂压力温度场渗流场重力场作用可模拟砼裂缝的形态和发展过程一ANSYS在大坝设计中的应用我国地域广阔各地地理环境变化大气候条件也不尽相同在修建大坝水电站蜗壳的过程中不能简单地套用别人的经验必须以本地的实际情况出发对当地的地质气候变化有充分的了解而且一座大坝的建成往往要耗费一两年甚至更长的时间并且大坝往往涉及到其下游千万人的生

2、命与财产因www.it168.com此经济效益和安全可靠是两个十分重要的问题如何保证结构安全可靠一是要求结构设计合理二是要科学地安排施工期对于这样重要而影响因素复杂的建筑物采用试验模拟成本太高周期太长难以通过改变试验参数进行设计及优化而且许多复杂情况无法用试验进行模拟现在普遍采用的方法是数值模拟技术即计算机仿真其中以有限元分析最为普遍龙首电站大坝如图5.1大坝形体和结构极为复杂河海大学用ANSY对大坝整个施工过程的温度场与温度应力进行仿真分析图5.2为某个时刻大坝的温度及应力分布情况图5.3为坝体上应力sx的最大点位于

3、1723m高程处应力sx在整个施工过程中的变化曲线图5.4为推力敦上应力sx的最大点位于重力坝1704m高程处sx在整个施工过程中的变化曲线分析结果良好表明ANSYS可很好地模拟大坝施工过程预测施工过程中温度场的变化及温度应力从而有效地指导合理安排施工过程图5.1大坝含地基实体模型图5.2大坝浇注过程中某时刻的温度场及应力场分析solutions图5.3重力坝应力sx最大点在施工图5.4推力墩应力sx最大点在施工过程中的变化曲线过程中的变化曲线.it168.com九甸峡大坝该坝为碾压混凝土重力坝比较方案为双曲拱坝根据水

4、工建筑物抗震设计规范DL5073-1997考虑弹性基础影响用ANSYS对该坝作地震反应谱分析图5.5为重力坝有限元模型www图5.6为拱坝有限元模型图5.7为重力坝第一主应力分布图5.8为拱坝应力分布情况5.9为重力坝振型分析结果表明利用ANSYS软件的特征值与响应谱分析计算结果合理目前已被工程采用图5.5重力坝有限元模型图5.6拱坝有限元模型图5.7重力坝第一主应力图5.8拱坝应力分布图5.9重力坝振型龙羊峡水电站重力拱坝实体模型如图5.10该坝的地质构造异常复杂在建模时模拟了十余条断裂构造西北勘测设计院用ANSYS

5、对该坝进行了弹塑性计算计算结果与实际运行中监测到的坝体变形吻合良好solutions图5.10龙羊峡水电站的实体模型及垂向变形仁宗海电站大坝该坝为堆石坝由于大坝位于深厚覆盖层上需采取强有力的防渗与排水措施并需对大坝的稳定性和防渗结构的应力状态进行分析计算武汉大学土木建筑工程学院采用ANSYS构造了在复.it168.com杂地形条件下堆石坝与深厚覆盖层地基的三维有限元模型进行了三维稳态与非稳态渗流场分析以及筑坝过程的仿真分析图5.11为三维渗流场渗透压力分布图图5.12为三维渗流速度矢量场分析结果为国家www电力公司成都

6、勘察设计研究院提供了合理可靠的设计依据为仁宗海电站的设计施工打下了基础图5.11三维渗流场渗透压力分布图图5.12三维渗流速度矢量场单位m/s江口电站大坝该坝位于重庆市芙蓉江口在坝区范围内主要断层有11条另有4组较发育的裂隙形成了十分复杂的地基用ANSYS程序进行三维非线性有限元计算计算中考虑了水压力淤砂压力温度场渗流场重力场作用通过大量计算与分析得到了断层裂隙区的塑性区位置复杂地基对拱坝应力的影响以及拱坝整体稳定的结论图5.13为整体位移图图5.14为主压应力等值线分析结果作为设计依据被长江水利委员会设计院列入设计书

7、图5.13整体位移图单位mm图5.14主压应力等值线(单位Pa)阳春拱坝该坝为目前世界上唯一的一座全部用掺Mgo砼不分缝快速浇筑拱坝利用ANSYS的ADPL语言进行二次开发对该坝的施工期和运行期共1080天进行仿真分析分析过程综合考虑环境温度的起伏各浇筑块砼水化热的变化砼入仓温度坝面温度防护施工进度施工顺序浇筑块的大小掺Mgosolutions砼中微膨胀作用的综合因素图5.15为拱坝浇筑块分区图5.16为温度应力时间历程曲线仿真分析的结果与实测资料相比较在1080天的总体趋势与数量级是一致的尤其是不稳定温度场的结果与观

8、察资料的一致性十分良好.it168.comwww图5.15拱坝浇筑块分区图5.16温度应力时间历程曲线某混凝土拱坝如图5.17拱坝是建筑在岩石峡谷内的变厚度变半径双曲壳体由于其形体复杂应力分析是一个比较难的课题在工程设计中过去多采用试凑法但近年来已被有限元法逐步代替用ANSYS对该拱坝在地震情况下的坝体裂缝分布和开裂进行分析坝体在