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第1章 水电站坝后背管结构布置1

1.1 工程概况1

1.2 坝后背管结构应用概况2

1.3 钢衬钢筋混凝土背管结构3

1.3.1 钢衬钢筋混凝土背管结构设计成果3

1.3.2 钢衬钢筋混凝土背管结构试验成果4

1.3.3 钢衬钢筋混凝土背管结构观测成果6

1.4 进水口渐变段钢衬结构8

1.4.1 刘家峡水电站8

1.4.2 破坏原因分析10

1.5 坝后背管结构取消伸缩节研究10

1.5.1 取消伸缩节的工程实例10

1.5.2 取消伸缩节的观测成果14

1.5.3 取消伸缩节后的经济效应15

1.6 龙开口水电站坝后背管结构方案16

第2章 水电站坝后背管结构计算模型17

2.1 计算模型概述17

2.1.1 龙开口水电站坝后背管17

2.1.2 坝后背管结构研究17

2.2 坝后背管结构计算模型18

2.2.1 坝体结构图18

2.2.2 模型模拟范围18

2.2.3 单元的选用19

2.2.4 子结构建模技术21

2.2.5 计算模型规模21

2.2.6 边界条件21

2.3 坝后背管结构计算理论22

2.3.1 钢管抗外压稳定安全系数22

2.3.2 钢管结构计算公式22

2.3.3 背管结构计算思路23

2.4 坝后背管结构计算资料23

2.5 材料性能参数25

2.5.1 坝体材料性能参数25

2.5.2 压力钢管材料性能参数25

2.5.3 钢筋材料性能参数25

2.5.4 垫层材料性能参数25

2.5.5 坝址岩层性能参数26

2.5.6 材料参数调整26

2.6 厂坝连接部位计算条件27

2.6.1 厂坝连接整体结构27

2.6.2 计算工况27

2.6.3 基础资料28

第3章 进水口渐变段钢衬结构计算分析30

3.1 进水口渐变段钢衬结构计算概述30

3.1.1 进水口渐变段钢衬结构研究现状31

3.1.2 进水口渐变段钢衬外压作用下的分析思路31

3.2 进水口渐变段钢衬结构计算模型31

3.2.1 进水口渐变段钢衬分析计算工况33

3.2.2 进水口渐变段钢衬结构计算内容33

3.2.3 进水口渐变段钢衬结构的设计原则34

3.3 进水口渐变段钢衬结构的分析34

3.3.1 进水口渐变段钢衬结构在真空作用下的分析34

3.3.2 渐变段钢衬结构分析及加劲环、锚筋设计39

3.3.3 渐变段钢衬结构分析总结41

3.4 进水孔口闸门段坝体结构分析42

3.4.1 变形分析42

3.4.2 应力分析42

3.4.3 闸门段坝体结构分析总结45

3.5 小结45

第4章 龙开口水电站坝后背管结构分析46

4.1 坝后背管结构分析概述46

4.2 坝后背管结构分析研究46

4.2.1 坝后背管结构研究方案46

4.2.2 坝后背管结构研究成果46

4.2.3 坝后背管结构的计算工况47

4.3 坝后背管结构计算分析47

4.3.1 应力分析47

4.3.2 位移分析57

4.3.3 管坝连接锚筋设计62

4.3.4 钢管结构强度校核63

4.3.5 压力钢管结构分析总结63

4.4 小结64

第5章 钢衬钢筋混凝土坝后背管非线性分析65

5.1 坝后背管非线性有限元分析概述65

5.1.1 坝后背管结构的计算内容65

5.1.2 钢衬钢筋混凝土管间初始缝隙计算65

5.2 钢筋混凝土非线性有限元计算的基本原理66

5.2.1 混凝土模型66

5.2.2 钢筋模型70

5.3 坝后背管三维非线性有限元分析71

5.3.1 计算方案一71

5.3.2 计算方案二82

5.3.3 预应力钢衬钢筋混凝土管分析89

5.3.4 下平段钢衬钢筋混凝土管分析93

5.4 小结98

第6章 采用垫层钢管代替伸缩节研究100

6.1 垫层钢管代替伸缩节研究概述100

6.1.1 取消伸缩节的研究现状100

6.1.2 取消伸缩节研究思路102

6.2 垫层钢管结构分析的计算模型102

6.2.1 厂坝连接高程方案102

6.2.2 计算工况102

6.2.3 计算内容103

6.2.4 垫层钢管设计103

6.3 垫层钢管结构分析103

6.3.1 方案一的应力及变形分析104

6.3.2 方案二的应力及变形分析112

6.3.3 垫层钢管结构分析总结117

6.4 小结119

第7章 垫层钢管对蜗壳结构影响的研究120

7.1 垫层钢管对蜗壳结构影响研究概述120

7.2 进入蜗壳过渡段钢衬研究简介120

7.2.1 研究方案120

7.2.2 研究成果121

7.3 蜗壳过渡段钢衬结构的分析121

7.3.1 方案一蜗壳过渡段钢衬结构的分析121

7.3.2 方案二蜗壳过渡段钢衬结构的分析131

7.3.3 蜗壳过渡段钢衬结构分析总结139

7.4 小结141

第8章 总结142

8.1 研究概述142

8.2 水电站坝后背管结构142

8.2.1 坝后背管结构各段钢衬应力142

8.2.2 坝后背管结构各段钢衬厚度143

8.3 结论143

8.3.1 水电站坝后背管结构的专题研究143

8.3.2 水电站坝后背管结构计算模型144

8.3.3 进水口渐变段钢衬结构分析及配筋计算144

8.3.4 水电站坝后背管结构分析144

8.3.5 钢衬钢筋混凝土坝后背管非线性分析145

8.3.6 采用垫层钢管代替伸缩节研究146

8.3.7 垫层钢管对蜗壳结构影响的研究146

8.4 建议147

8.4.1 水电站坝后背管结构的专题研究147

8.4.2 水电站坝后背管结构计算模型147

8.4.3 进水口渐变段钢衬结构分析及配筋计算147

8.4.4 水电站坝后背管结构分析148

8.4.5 钢衬钢筋混凝土坝后背管非线性分析148

8.4.6 采用垫层钢管代替伸缩节研究148

8.4.7 垫层钢管对蜗壳结构影响的研究148

参考文献149