某某电站尾水有限元分析.doc

XX电站尾水管有限元分析 1计算说明 1.1计算目的 了解XX电站工程2#～3#机组在各水位工况下的应力分布状态，并为尾水管顶板配筋提供依据。 1.2计算依据 （1）《水工混凝土结构设计规范》（SL/T 191-96）（水利部，水利电力出版社，1997年3月第一版）； （2）《弹性力学问题的有限单元法》（华东水利学院编，水利电力出版社，1974年出版） （3）《ANSYS7.0基础教程与实例详解》（博弈创作室编，中国水利水电出版社，2004年1月出版）； 1.3计算方法 ANSYS有限元分析程序。 2计算过程书 本次计算中建立了电站下游尾水管模型，并在下游水位分别为92.15m、90.37m、88.22m、86.37m、85.03m时，对尾水管的应力状态进行了计算。 说明：应用ANSYS软件进行有限元计算时，使用的为国际标准单位（kg-m）。 2.1基本资料 （1）混凝土标号为C20，容重为2400kg/m3，弹性模量为2.55×1010，泊松比为0.167。 2.2计算假定及边界条件 （1）混凝土结构受力后应力应变符合线弹性假定； （2）结构体系属于空间问题； （3）尾水管底部及挡墙受竖直方向、水流方向及坝轴线方向约束。 2.3计算模型 尾水管计算模型采用直角坐标系，以坝轴线方向为X向，指向左岸为正；竖直向为Y向，指向上为正；水流方向为Z向，指向下游为正； 2.4计算工况及荷载组合 （1）水位工况：下游水位分别为92.15m、90.37m、88.22m、86.37m、85.03m时。 荷载组合：下游水压力+尾水管自身重力+地基不平衡剪力。 3.5有限元分析计算成果 各应力分析成果图附后，应力单位为pa；应力以拉应力为正，压应力为负。 从模型计算结果来看，尾水管顶板在下游水位92.15m时，坝轴向拉应力较大，最大达到4.33Mpa，远超过了混凝土的轴心受拉标准强度（ftk=1.50 Mpa），需要配置坝轴方向钢筋。 3.6配筋计算 在进行模型配筋计算时，选取模型中应力最大的截面进行计算，求得所选区域的受力。当所选面积内有拉应力A时，在1m高全部受拉合力T=1*1.0*1.0*0.85A进行计算。 钢筋面积应满足下式要求： T≤（0.6Tc+fyAs） γd=1.2，fc=1.1N/mm2，fy=310 N/mm2，混凝土承担的拉力Tc取0.3T。 则： As= 配筋计算表（下游水位92.15m） 剖面位置 1-1 2-2 3-3 4-4 受拉合力A（N/m）））））应力计算附图（下游水位92.15m）： 应力计算附图（下游水位90.37m）： 应力计算附图（下游水位88.22m）： 应力计算附图（下游水位86.37m）： 应力计算附图（下游水位85.03m）： 3 计算附图 山秀电站尾水管有限元分析 - 1 - 图3 下游水位92.15m时下游面X方向应力分布图 3-3剖面X方向应力图 图4 下游水位92.15m时上游面X方向应力分布图 1-1剖面X方向应力图 2-2剖面X方向应力图 图6 下游水位90.37m时上游面X方向应力分布图 4-4剖面X方向应力图 3-3剖面X方向应力图 2-2剖面X方向应力图 图10 下游水位86.37m时上游面X方向应力分布图 图9 下游水位86.37m时下游面X方向应力分布图 4 1-1剖面X方向应力图 4-4剖面X方向应力图 4-4剖面X方向应力图 2 4-4剖面X方向应力图 2-2剖面X方向应力图 1 图12 下游水位85.03m时上游面X方向应力分布图 图11 下游水位85.03m时下游面X方向应力分布图 2-2剖面X方向应力图 1-1剖面X方向应力图 图5 下游水位90.37m时下游面X方向应力分布图 3-3剖面X方向应力图 图7 下游水位88.22m时下游面X方向应力分布图 图8 下游水位88.22m时上游面X方向应力分布图 3 2 1 3-3剖面X方向应力图 1-1剖面X方向应力图 1-1剖面X方向应力图 图1 尾水管下游面单元划分图 图2 尾水管上游面单元划分图 2-2剖面X方向应力图 3-3剖面X方向应力图 4-4剖面X方向应力图 4 3