底板开裂的进水塔结构静力特性研究

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与混凝土坝不同,进水塔是一类体型结构特殊、边界条件复杂的水工建筑物,其一般采用钢筋混凝土薄壁空腹井筒式结构,建在靠近岸边的水库中,顶部用工作桥与河岸连接,外围四周皆承受水压力。进水塔底板为大体积混凝土结构,因水化热温升、地基不均匀沉降等往往会产生裂缝,裂缝的存在会对塔体的位移、应力产生影响。本文以实际工程为例,主要开展了以下工作:  一、采用大型通用有限元计算软件建立了进水塔模型,底板上的裂缝利用ANSYS的接触单元进行模拟,试算确定了接触分析的各项参数;  二、分析了不同荷载组合、裂缝面上不同水压作用形式、不同裂缝长度、不同裂缝深度、不同裂缝位置对进水塔结构的静力特性影响,得出了塔体的整体变形情况,不利应力的大小及出现区域;  三、计算分析了底板上的组合(两条)裂缝对进水塔结构的变形、受力影响。结果表明,裂缝之间存在相互影响,分析时应当整体考虑;  四、计算了各种工况下裂缝尖端的应力强度因子,分析了裂缝的稳定性。结果表明,初始裂缝的深度越大,裂缝继续扩展的风险越大,库区正常蓄水后,裂缝尖端强度因子均达到2.01/2MPa?m以上,超过材料断裂韧度,裂缝将继续扩展;裂缝位置越靠近进水口,裂缝越易失稳;缝面上作用的水压越大、组合裂缝的长度越长,对结构的安全影响越大。  通过上述研究,明确带缝塔体的变形、受力情况,采取适当的裂缝修补措施,可望为工程提供参考。
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