小湾高拱坝库盘变形作用效应研究与探索

利用小湾水电站高拱坝库盘变形实测资料,结合数值模拟技术,对小湾高拱坝库盘变形的规律、量级以及对拱坝的作用效应等进行了深入的研究,监测成果显示高拱坝库盘变形及对大坝变形性态具有影响,巨大的水荷载作用致使库盘产生坝前沉降大于坝后沉降的"翘曲"变形,使得拱坝产生向上游倾斜变形现象。     

基于PCA的高混凝土坝变形空间融合监控模型

针对单测点监控模型无法反映大坝整体变形性态的问题,提出了基于主成分分析(PCA)的高混凝土坝变形空间融合监控模型。以混凝土坝空间变形场多测点监测数据为基础,利用PCA提取能反映大坝整体变形性态的综合效应量,基于有限元对其建立混合模型,并以模型预测值与实测值之间的2倍标准差作为控制域进行大坝空间变形性态的融合诊断。应用此模型对某高拱坝进行建模分析,结果表明,所提取的第一综合效应量即可解释原29个坝体正垂线测点所共同表征的大坝变形性态,对其建立的混合模型中水压分量的调整系数为0.85,分离出来的时效变形分量尚未收敛,说明坝体目前仍有向下游侧的整体趋势性变形,与该高拱坝处于蓄水运行初期的状况相符。基于PCA的空间融合监控模型,可有效减少变形监控模型的数量,从而快速诊断高混凝土坝的整体变形性态。     

带缝拱坝变形规律分析

根据陈村重力拱坝原型观测资料，分析裂缝对坝体变形性态的影响。结合有限元计算分离变形时效分量，反映带缝坝体变形趋势。研究表明，裂缝对坝体变形产生不利影响，应在运行中采取相应的水位调控措施。     

高拱坝库盘变形及对大坝工作性态影响初探

通过对高拱坝库盘实测变形进行分析,库盘整体呈坝前下沉、坝后相对基准点略有抬升的翘曲变形。研究了库盘变形的影响因素,结合小湾工程,建立包括库区、坝基和大坝的大范围数值模型,开展高拱坝库盘变形对大坝工作性态影响的初步研究工作。研究成果揭示了库盘变形的一般性规律,并提出了评价大坝工作性态时应考虑库盘变形影响的建议。     

分叉型库盘变形及对特高拱坝变形性态的影响

由弹性理论推导了特高拱坝在库水压力作用下引起的库岸边坡表面横河向水平位移计算公式;利用有限元数值仿真方法模拟了分叉河道的库盘库型,开展了库型因子对库盘基岩和大坝变形的敏感性分析。理论分析和数值计算结果表明:库水位和岸坡坡角是谷幅收缩的主要影响因素,河道分叉处到坝前距离和库水位是影响库盘变形和坝体变形的显著因素;随着高程增加,库水面以下横河向岸坡变形先向两岸方向增大,然后一直减小,直至转向河谷方向,而库水面以上岸坡一直向河谷方向变形。     

地基辐射阻尼对高拱坝非线性地震反应的影响

本文建立了一种拱坝-地基-库水系统地震反应分析的非线性有限元模型,可以同时考虑无限地基的辐射阻尼、坝体混凝土损伤开裂非线性和坝体横缝非线性等影响高拱坝地震反应的关键因素。利用所建立的有限元模型,以我国拟建的大岗山高拱坝为例,分析研究了地基辐射阻尼对坝体混凝土损伤开裂和坝体横缝开度的影响。结果表明,地基辐射阻尼可以明显减小强地震荷载作用下,坝体中上部的损伤开裂程度和坝体横缝的最大张开度,并改变其分布规律。     

强震作用下小湾拱坝横缝变形控制研究

在已有研究成果的基础上，以世界上第一高拱坝——292m高的小湾拱坝为工程背景，研究了横缝配筋的控制措施和高拱坝强震横缝变形控制的原则和分析方法，提出了考虑钢筋与坝体混凝土相互作用的横缝配筋三维动力非线性数值模型，对设计地震作用下的小湾拱坝进行了三维动力非线性分析，论证了该控制措施的有效性和可行性，并据此对小湾拱坝横缝配筋的布置进行了探讨，以期为高拱坝的强震控制提供有益的参考。     

小湾水电站库盘监测系统变形效应分析

小湾水电站工程属大(Ⅰ)型一等工程,永久性主要水工建筑物为一级建筑物。该工程为混凝土双曲拱坝,拱坝高294.5 m,建成后将形成149.14×10~8m~3的水库,总水推力约181 000 k N。监测成果显示,高拱坝库盘变形对大坝及其枢纽区的影响真实存在,巨大的水荷载作用致使库盘产生坝前沉降大于坝后沉降的"翘曲"变形,使得拱坝产生向上游倾斜变形现象,以及整个枢纽区倾倒现象。因此,利用库盘变形实测资料,对小湾高拱坝库盘变形的规律、量级以及对拱坝及其枢纽区的作用效应等进行了深入的研究。     

分期蓄水和湿化作用对心墙堆石坝应力变形的影响

基于Duncan-Chang E-B材料本构模型,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,针对坝体在实际运行中分期蓄水和湿化作用的影响,对某沥青混凝土心墙堆石坝进行非线性有限元分析。在一次性蓄水、考虑湿化的一次性蓄水和分期蓄水时沥青混凝土心墙堆石坝应力应变特性的基础上,分别对坝体和心墙的水平位移、竖直沉降、大小主应力进行比较。结果表明:分期蓄水对坝体和心墙的应力变形影响较小;湿化作用对坝体和心墙的应力变形影响较大,在计算中应考虑其影响。     

带缝拱坝变形规律分析

根据陈村重力坝重原观测资料，分析裂缝对坝体变形性态的影响，结合有限元计算分离变形时效分量，反映带缝坝体变形趋势。研究表明，裂缝对坝体变形产生不利影响，应在运行中采取相应的水位调控措施。     

混凝土大坝变形监控指标拟定的混合法

针对混凝土坝变形监控指标拟定涉及的材料参数众多且不容易准确获取的问题,考虑到水压分量数值计算涉及的参数相对较少且计算结果相对可靠,采用数值计算-变形统计模型的混合法拟定混凝土坝变形监控指标,即水压分量采用不利水位工况下数值计算值,其它分量则采用不利工况下变形统计模型的分离值或反映非线性效应的分量值,结合某常态混凝土高拱坝,提出了基于混合法拟定混凝土坝变形一级、二级监控指标。分析表明,基于混合法拟定的变形一级监控指标与典型小概率法拟定的监控指标接近但略大,这表明该拱坝目前处于黏弹性工作性态,但混合法拟定的变形一级监控指标考虑的因素更全面,而且材料性能分项系数的引入明确了强度参数的合理取值。     

混凝土拱坝坝踵张开、不对称变形性态分析

拱坝坝踵混凝土与基岩之间的结合状况,以及接触面附近基岩内裂隙的闭合状况,直接关系到拱坝渗流和结构的安全,工程实例和分析表明,宽谷拱坝坝踵比较容易出现张开现象,避免水位和温度的不利组合,对防止坝踵张开具有重要作用。拱坝切向不对称变形趋势是判断拱坝整体工作状况是否正常的重要依据,若不对称变形呈发散型增大变化,很可能坝体、坝基已遭受损坏,需引起高度重视,应结合其它监测信息综合评判,采取必要措施,防止灾害性事故发生。     

改进温度分量的拱坝变形时空分布模型

通过对混凝土拱坝变形滞后特性的研究,分析了温度效应对坝体位移影响规律,并引入瑞利分布函数建立了改进温度分量的拱坝变形监控统计模型。再通过引入空间坐标,考虑变形值在空间的连续性,建立了改进温度分量的拱坝时空分布模型。由于所建立的监控模型因子较多,因此应用粒子群算法和逐步回归分析法进行参数寻优。最后将所建立的拱坝变形时空分布模型应用于某拱坝变形监控中,结果显示:影响因子的个数减少,复相关系数及剩余标准差均优于传统模型,所建立的模型较传统大坝变形监控模型精度更高、拟合效果更好。     

基于人工神经网络的大坝变形分析与预报研究

本文在分析大坝位移影响因子的基础上,给出了基于BP-ANN(人工神经网络)分析大坝变形时的七种输入模式。探讨了在建立BP-ANN模型时几个关键问题的处理方法。结合某一混凝土拱坝的垂线观测数据,应用BP-ANN的不同输入模式,对大坝的变形值进行了预报和分析,得出了一些有益的结论。     

考虑谷幅收缩变形的高拱坝多源信息融合安全评判

水库蓄水过程中诱发的谷幅收缩变形对高拱坝结构的安全性有直接影响。为了评判谷幅收缩变形条件下的拱坝安全状态,以我国西南地区某高拱坝为例,首先,建立坝体变形监控模型,研究坝体变形与谷幅收缩变形的联系;在此基础上,融合大坝安全监测多源信息,构建了考虑谷幅收缩变形指标的大坝安全多源信息融合评判模型,采用云模型与D-S证据理论相结合的方法来评判大坝的安全性。基于监测数据由云模型求得的隶属度来确定大坝安全评价指标基本概率分配的方法,克服了传统方法主观性较强的缺点,结合D-S证据理论融合各监测指标基本可信度对大坝安全进行综合评判。结果表明,谷幅收缩变形可能是坝体倾向上游变形的主要原因,模型评判结果为大坝处于“基本正常”状态,与该高拱坝的实际情况基本相符,说明采用云模型求得的隶属度来确定大坝安全评价指标基本可信度分配的方法合理可行。     

大角度折线型高面板堆石坝坝体和面板的应力与变形规律

为深入探索折线型高面板堆石坝的变形机理,针对某拟建水库大坝,采用有限元数值模型模拟了3个坝轴线布置方案的堆石体应力与应变、面板应力与变形及结构缝变形,分析了上述变化规律与坝轴线折角之间的非线性关系,初步探讨了大角度折线型面板堆石坝的坝体变形机理。结果表明,坝轴线转折点周边面板出现的拉应力会随着折角的增大而产生不同程度的增强;坝轴线转折处的地形条件及坝体对称性对坝体受力变形影响较大;结合地形地质条件,合理选择转折点和折角大小是折线型面板堆石坝设计的关键。     

氧化镁混凝土拱坝的宏观变形

在整理三江拱坝等氧化镁混凝土拱坝工程长达十年之原型监测资料的基础上,结合拱坝在库水、空气、地基等边界条件下的实测温度,讨论拱坝的温度场及温度作用。同时,三江拱坝的正倒垂观测资料表明,全坝混凝土外掺氧化镁后使拱坝产生了类似于温升作用的变形效果,在宏观变形上进一步验证氧化镁混凝土的膨胀效应,并从拱坝宏观变形的角度讨论了混凝土外掺氧化镁后的工程意义。     

狭窄河谷中的高面板堆石坝长期应力变形计算分析

根据已建面板堆石坝的竣工后沉降变形规律和室内大型三轴流变试验结果,提出了堆石体长期变形流变模型.对建设在狭窄河谷中的九甸峡混凝土面板堆石坝进行了三维应力变形分析,考察了三维效应、堆石体流变等因素对大坝长期应力变形特性的影响.结果表明,狭窄河谷岸坡对坝体存在拱效应,减小坝体应力,同时,由于右岸坡度缓于左岸,右岸侧坝体较左岸侧存在更大的朝向河谷中心的位移.拱效应也阻碍了面板的弯曲和沉降变形,使靠近岸坡的面板接缝拉开和错动,并可能导致河床段面板中上部发生挤压破坏.坝体流变变形增大了面板挤压破坏的可能性.库水推力导致面板在挠曲的同时发生顺岸坡向拉伸,坝体的后期流变变形则可减小或改变面板的拉伸状态.