高拱坝深孔闸墩预应力配筋关键研究与非线性分析

本文主要探讨了混凝土高拱坝预应力闸墩的配筋设计问题，作者张晔楠以实际的高拱坝工程为背景，关注焦点在于如何有效防止深孔闸墩锚块颈部位可能出现的裂缝。在设计中，预应力锚索被用于施加预应力以减少拉应力，尽管这有助于降低锚块处的应力水平，但闸墩上部与坝体的交接处仍然存在拉应力。考虑到闸墩采用分期浇筑混凝土可能导致的潜在弱层问题，以及拱坝巨大的结构规模带来的复杂性，使得传统的空间有限元计算裂缝分布和宽度变得困难。 为了解决这些问题，研究者采取了一种创新的方法。首先，他们通过将空间应力结果简化为平面应力，针对4号深孔右边闸墩进行了线性受力分析。这一过程利用了应力图形法来配置钢筋，这种方法在《水工混凝土结构设计规范》中有所阐述，它是一种直观且实用的配筋设计手段。接着，作者进一步进行了钢筋混凝土非线性有限元分析，通过对典型截面应力的形函数插值，将计算结果应用到平面网格上，以便进行更为精确的非线性计算。 文章强调，对于这座278米高的高拱坝水电站，配筋设计不仅需要满足结构承载力的要求，还要确保裂缝宽度控制在安全范围内。然而，对于如此庞大的结构，传统方法在划分网格和实现精确裂缝预测上面临挑战。因此，通过将空间线弹性分析与平面非线性计算相结合，研究者得以提出了一种相对可行的解决方案，以优化闸墩的配筋策略。 总结来说，这篇文章深入探讨了在高拱坝预应力闸墩设计中如何运用应力图形法和有限元技术来解决配筋难题，尤其是在大型结构中面临的复杂力学问题和裂缝控制问题，为同类工程提供了有价值的参考和实践经验。