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我国8万多座水库中,大多数水库建于20世纪50-70年代,鉴于当时的财力、物力、技术限制,以及自然灾害等许多水库大坝及其附属结构在使用多年后,或多或少存在安全隐患问题,威胁着人民生命财产的安全,严重制约了经济社会的发展。面对如此严峻的形势,国家对大坝安全问题给予了高度重视。粘贴钢板加固技术作为一种较为成熟的加固方法,在国内外许多领域都得到了广泛的运用。然而我国水利枢纽上应用粘贴钢板加固技术不是十分普遍,有待进一步在理论和应用上加强研究。 粘钢加固技术系采用环氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在混凝土结构的薄弱部位,使其与原结构形成整体,共同受力,以增强结构承载能力。本文结合花凉亭水库泄水隧洞出口结构实际情况,在全面分析其安全鉴定评价和加固设计方案的基础上,对粘胶性能进行测试以及对花凉亭水库泄洪洞进行三维非线性有限元计算。提出在水工建筑物上采用该技术的合理建议。主要研究工作如下: (1)对国内外常用的加固技术进行了总结,并对比了各方法的优缺点。阐述了弹塑性和接触非线性基本理论在水工结构工程有限元仿真分析中的应用。 (2)结合花凉亭水库除险加固工程相关设计、施工方法,研究粘钢加固检测评价方法并通过室内外试验探求粘胶相关力学参数; (3)研究了弹塑性模型和非线性问题在ANSYS中的应用和实施技术及计算原理,提出了各种方法的实施步骤,以及可行性。 (4)以安徽省花凉亭水库泄洪洞为实例,探讨了泄洪洞的仿真模拟,实现了有限元模型的建立,荷载施加和求解。在分析中考虑坝体混凝土,粘胶,钢板的非线性本构关系,采用理想弹塑性模型,研究了不同材料工作原理以及材料物理性能对坝体受力的影响,为现役水利枢纽工程的可持续管理提供理论指导与实践指导作用,同时为我国今后类似枢纽的除险加固提供技术支持。