鋼結構拱壩的工作機理及其力學計算.pdf

1、在傳統(tǒng)水利水電工程壩體材料設計中,一般主要采用混凝土、礫石等為壩體修筑材料。但是隨著鋼結構產業(yè)的不斷發(fā)展,將鋼結構材料應用到壩體修筑當中已逐漸形成一種新的趨勢[1]。基于此,華北水利水電大學鋼結構研究院在國內首先提出了一種鋼結構壩體的概念和設計方法,并對其應用做了相應研究。該壩型提出后,就在水電工程領域獲得了30多項專利,并成為當前水工結構研究的重點內容。
　　本文以華北水利水電大學鋼結構研究院申請的專利——鋼構壩為設計依據(jù),參照

2、國內外水工結構、橋梁結構等行業(yè)的常用標準[2],根據(jù)混凝土拱壩的設計規(guī)范和鋼結構設計規(guī)范,運用極限狀態(tài)法對某電站拱壩進行了設計。文中介紹了拱壩的兩種計算分析方法:拱冠梁法和有限元法,并著重介紹了有限元法基礎理論。本文運用ANSYS有限元分析軟件對工程原混凝土拱壩及設計的鋼結構拱壩進行計算分析,在不同工況下分析相應的應力和位移變形并作出了對比,在計算中考慮的荷載有:自重、水壓力、溫度荷載、泥沙壓力等。
　　本文的主要內容包括:(1)

3、根據(jù)鋼結構設計手冊和鋼結構設計規(guī)范,結合混凝土拱壩設計手冊、混凝土拱壩設計規(guī)范和水工鋼閘門設計規(guī)范,對壩體進行合理的結構布置及剖面設計;(2)運用ANSYS有限元分析軟件對壩體進行模擬分析;(3)將設計的鋼結構拱壩壩體與混凝土拱壩壩體進行工程比較,分析鋼結構拱壩的可行性。
　　根據(jù)ANSYS有限元分析結果表明,在相同工況下,工程混凝土壩體的最大主應力為0.825MPa,出現(xiàn)在壩底部位,最大位移變形為4.249mm,出現(xiàn)在拱端部位。