夏传星,花俊杰,黄 元

(长江勘测规划设计研究院,湖北武汉 430010)

水布垭溢洪道泄槽鼻坎有限元分析

夏传星,花俊杰,黄 元

(长江勘测规划设计研究院,湖北武汉 430010)

水布垭溢洪道泄量巨大、泄洪水头高,泄槽鼻坎受力非常复杂,按常规材料力学法计算的钢筋无法布置。采用ANSYS软件对鼻坎进行三维有限元分析,重点研究鼻坎在不同结构措施下的应力变形情况,提出了侧墙和底板的配筋原则,可为同类工程提供参考。

水布垭;溢洪道泄槽;鼻坎;三维有限元法;灌浆

1 工程概况

水布垭水电站位于湖北省巴东县境内的清江中游河段,是一座以发电和防洪为主、兼有其它综合效益的大Ⅰ型水利工程。枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、右岸地下厂房和放空洞等组成。

泄洪建筑物为河岸式溢洪道,采用窄缝式消能工、阶梯式出口布置型式。经多年研究,5条泄槽鼻坎采用阶梯式布置以及5#鼻坎采用右偏布置方式,基本上可以解决水布垭工程软弱地质条件下的消能防冲和电站尾水防淤积等问题[1]。

溢洪道泄量大(万年一遇最大下泄流量18 280 m3/s)、水头高,泄槽鼻坎承受水压力很大[2],采用常规材料力学方法计算侧墙和底板所需钢筋量很大,难以布置。本文以3#泄槽鼻坎为例,采用大型有限元分析通用软件ANSYS研究鼻坎原设计体型及不同结构措施下的应力变形情况,为侧墙和底板的配筋提供计算依据。

2 计算条件

2.1 计算模型

3#泄槽鼻坎结构见图1,鼻坎周边设置了伸缩缝,为独立结构,分析时不考虑鼻坎与周边结构之间的相互作用,计算范围取3#鼻坎及地基。……