Civil 3D参数化重力坝建模在水利工程中的应用

Civil 3D软件是面向对象模型设计的建筑信息解决方案,其部件编辑器对重力坝结构进行参数化模型编辑,在地形曲面中对模型进行装配,生成三维重力坝模型,并根据要求生成不同部位坝体横断面,计算不同材料分区的横断面面积及累计体积。通过调整模型参数,重力坝三维模型、横断面及工程计算相应联动调整。Civil 3D在水利工程中的应用将大幅提高水利工程重力坝设计的效率及减轻设计人员的工作强度。     

小山口水电站混合坝插入式接头有限元分析

小山口水电站为面板坝和重力坝组合而成的混合坝,鉴于混合坝连接处易产生集中渗流和不均匀沉降问题,为了验证接头安全性,文章通过建立面板堆石坝、重力坝接头部分的整体模型,采用三维有限元进行静、动力计算,并对坝料参数进行敏感性分析。结果表明,满蓄期、地震期接头部位坝体和坝基应力、位移均满足规范要求,变形规律合理,证明接头方案可靠。在此基础上,给出了混合坝接头部位填筑和抗震措施的优化建议,为工程的设计提供重要依据。     

基岩变形对重力坝应变影响有限元分析

混凝土重力坝基岩面应具备地质条件好、力学性质稳定等特点,能够较好承载坝体自重和水压力荷载。文章建立重力坝基岩面三维有限元模型,模拟分析不同工况的地基基岩部分典型剖面的应力变形分布状况,通过计算成果评价大坝建基面的合理性和坝体的安全稳定性,为该大坝选址提供参考。     

重力坝与坝基体系地震损伤破坏分析

为了揭示重力坝坝基体系地震破坏过程,需要同时考虑坝体和地基的损伤破坏。本文建立了较为完整的重力坝-地基-库水非线性动力分析模型,同时利用笔者开发的程序模拟了重力坝地基体系的地震破坏。结合印度Koyna坝震害,研究了坝体和地基岩体均采用损伤模型重力坝地基体系的地震破坏过程。作为比较分析,对坝体采用损伤模型、地基采用Drucker-Prager弹塑性模型进行了重力坝地基体系的地震破坏研究。计算结果表明,地基分别采用损伤模型和Drucker-Prager弹塑性模型,得到不同的破坏模式。坝体地基均采用损伤模型模拟的结果与实际震害接近,能更好反映重力坝地震损伤破坏。     

扶壁挡土墙数字模型参数化设计研究

三维协同设计和数字化设计的年代正在到来,它提振了设计行业的信心和期望。Autodesk Revit是由Autodesk公司推出的三维设计软件,目前在工业与民用建筑领域已经具有了非常完善的建筑、结构参数化设计功能,但在其他行业的参数化设计方面还有待研究。以水利工程中常用的扶壁挡土墙的参数化建模过程为例,研究了在Revit平台上建立参数化族模型的方法及其应用,为基础设计行业的建筑物构件创建参数化族模型提供参考,以期对水利工程数字化的进步和工程实践有所帮助。     

基于ObjectARX的重力坝参数化建模子系统开发

以ObjectARX为基本工具 ,针对重力坝建立了专业的图元对象模型 .阐述了参数化设计的基本特性 ,并将其融入到图元对象技术中来开发重力坝的参数化三维建模子系统 .以非溢流基本实体图元为例说明了图元的数字化和图元的组装等关键技术 ,最后给出了实体对象程序的基本框架     

重力坝坝体开孔对大坝抗震性能的影响

重力坝实际震损多出现在坝体中上部,坝身孔洞也常布置于此,地震作用下坝头孔洞附近成为抗震安全的薄弱部位。以某待建水电站碾压混凝土重力坝厂房坝段为例,基于ADINA有限元软件建立考虑坝体-地基-库水相互作用的三维有限元动力计算模型,研究了在强震作用下考虑大坝开孔与否对坝体自振特性、坝体位移、主拉应力和裂缝开展情况的影响。结果表明,考虑坝体开孔对大坝整体刚度影响不大,但对局部应力影响显著,抗震设计须重视坝体实际开孔情况,采取加强配筋和提高混凝土标号等措施。研究成果可为同类工程抗震设计提供参考。     

三块田水库混凝土砌石重力坝设计计算

三块田水库是一座以灌溉为主兼人饮的C10细石混凝土砌毛石重力坝,最大坝高29.2m。由于原坝址上下游地质条件较复杂不适宜大坝建设,结合工程特性,对采用原坝址的坝型、枢纽布置和坝体结构进行了深入设计研究。推荐浆砌石重力坝,坝身溢洪道泄洪设计方案。经多次优化调整后,坝址及坝型选择、枢纽建筑物布置、坝体结构、坝基处理等均满足设计规范要求,为工程投资决策提供了重要依据。     

重力坝与坝基体系地震损伤破坏分析

摘要：为了揭示重力坝坝基体系地震破坏过程,需要同时考虑坝体和地基的损伤破坏。本文建立了较为完整的重力坝-地基-库水非线性动力分析模型,同时利用本文开发的程序模拟了重力坝地基体系的地震破坏。结合印度柯依那（Koyna）坝震害,研究了坝体和地基岩体均采用损伤模型重力坝地基体系的地震破坏过程。作为比较分析,研究了坝体采用损伤模型地基采用Drucker-Prager弹塑性模型重力坝地基体系的地震破坏。计算结果表明,地基分别采用损伤模型和D-P弹塑性模型,得到不同的破坏模式。坝体地基均采用损伤模型模拟的结果与实际震害接近,能更好反映重力坝地震损伤破坏。     

量子遗传算法在混凝土重力坝综合弹性模量反演中的应用

复杂运行条件下水工建筑物结构物理力学参数往往会随着服役时间的增长发生变异,及时了解更新这些参数对于掌握水工建筑物工作性态,指导水工建筑物安全监控具有十分重要的意义。基于量子遗传算法QGA建立坝体有限元力学参数反演模型,通过MATLAB编程建立有限元软件命令调用接口,利用工程实测值与有限元计算结果建立目标适应度函数,并通过量子遗传算法智能寻优,实现水工建筑物结构参数反演。为验证本算法的有效性,特以混凝土重力坝为例对坝体及基岩综合弹性模量进行反演分析,并与传统遗传算法反演结果进行对比,结果表明本算法反演精度及运行速度均较高于传统遗传算法,具有一定的科学和实践应用价值。     

基于应力-渗流-损伤耦合模型的重力坝三维水力劈裂数值模拟

裂缝的高压水力劈裂是混凝土高坝安全评估的重要部分。目前,重力坝水力劈裂的数值模拟绝大多数是二维的,对于坝体上游面经常出现的竖直裂缝的三维水力劈裂的数值研究几乎为零。本文提出一种应力-渗流-损伤耦合模型,用于混凝土重力坝三维水力劈裂的模拟。采用该耦合模型,模拟了一个内置裂缝的圆柱体试件的水力劈裂,数值结果与试验结果吻合很好,验证了所提耦合模型的合理性。在此基础上,采用该耦合模型,进行了国内某混凝土重力坝三维水力劈裂的模拟,数值模拟得到的损伤区域与设计院根据安全监测实测结果得到的范围基本吻合。研究结果表明:本文耦合模型可以方便、有效地进行重力坝三维水力劈裂的模拟,评估表面裂缝的危险程度。     

基于OpenSees的二维黏弹性边界单元开发及应用

基于有限元开源软件OpenSees开发了二维黏弹性边界单元VS2D2Bar,采用数值算例验证了该二维黏弹性边界单元在程序实现上的正确性,并将其应用于重力坝地震响应分析。重力坝算例分析结果表明:与固定边界无质量地基模型相比,采用黏弹性边界单元分析得到的坝体动力响应峰值大幅度减小,在重力坝的地震响应分析中必须考虑无限地基辐射阻尼效应的影响;OpenSees适用于重力坝地震响应分析,编程开发和调试工作量较小,易于在复杂水工结构的静动力分析研究中推广应用。     

清江隔河岩上重下斜封拱式重力拱坝安全监测反馈

为适应清江隔河岩坝址特殊的自然条件，清江隔河岩大坝设计创造性地采用了三心单曲、上重下斜拱式重力拱坝坝形。通过对该大坝运行以来的安全监测资料的分析，并结合大坝设计的具体情况，研究了大坝的安全裕度。通过对监测资料的反馈，分析了大坝设计思想的合理性，并提出了该类大坝设计理论需进一步完善的几点初步设想。     

水下爆炸冲击荷载下混凝土重力坝的破坏效应

在相同炸药量下水下爆炸对混凝土重力坝的破坏效应强于空中爆炸,因此需重点关注水下爆炸冲击下的混凝土重力坝的毁伤机理。考虑爆炸作用下混凝土的高应变率效应、冲击波与结构的动态相互作用以及结构的非线性动态响应等复杂问题,基于Lagrangian-Eulerian全耦合方法建立水下爆炸混凝土重力坝耦合模型,对近坝水下爆炸冲击波传播特性进行分析,得到了水下爆炸冲击下混凝土重力坝的毁伤破坏过程及毁伤机理。研究表明,水下爆炸冲击荷载作用下混凝土重力坝的毁伤模式主要有爆炸成坑破坏、气穴冲切破坏、震塌拉伸破坏、冲击波冲切破坏、弯曲破坏和整体拉伸破坏。     

新旧抗震规范下重力坝抗震安全性能分析

结合新修订的《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB35047-2015)与原来的《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000),采用振型分解反应谱法分析了新旧规范下重力坝地震动应力、动位移与动加速度的分布规律。研究结果表明:与采用原规范计算得到的结果相比,采用修订规范后,各坝型基频对应的反应谱放大系数增大,计算出的坝顶动位移有所增大,而坝顶动加速度反应却呈现降低趋势;建基面部位地震动应力反应有所增大;坝头部位的地震动应力反应有所降低;坝头部位以下的上、下游坝面地震动应力有所增大。结论为工程设计人员利用新抗震规范对重力坝进行抗震安全性评价提供了参考。     

位移混合模型对某宽缝重务坝的模拟计算

综述了用数理统计分析方法建立混凝土坝位移混合监控模型的基本原理，并对模型中的温度因子和时效因子进行扩充。结合东北地区某宽缝重力坝原型观测资料，详细介绍了建立混合监控模型的基本过程。计算结果表明，混合监控模型的拟合精度较高，可以满足工程要求。     

特高重力坝考虑高压水劈裂影响的初步研究

本文设计了混凝土试件高压水劈裂模拟试验，可近似模拟无拉、压应力作用下混凝土结构的水力劈裂问题。用试验结果和断裂力学分析校正了有限元分析程序。通过对比分析和有限元计算，研究了大狄克逊重力坝(坝高285m)和假定的坝高216.5m重力坝考虑高压水劈裂的安全问题，结果表明，200m以上的特高重力坝除按无拉应力和抗滑稳定准则设计外，还应考虑高压水的劈裂影响。     

廊道布置对混凝土重力坝冻融破坏特性影响研究

冻融破坏是混凝土重力坝常见耐久性问题之一。通过大坝渗流和温度仿真分析确定潜在冻融破坏区域,基于已有混凝土冻融损伤本构模型分析大坝的塑性损伤分布,以此评价廊道布设形式对重力坝冻融损伤特性的影响。分析结果表明:混凝土结构的抗冻特性不等同于其本体材料抗冻特性,合理增设廊道数量对混凝土重力坝抗冻耐久性有利,该研究成果能为严寒区域重力坝抗冻耐久性设计提供参考。     

考虑强震能量持时的混凝土重力坝损伤累积效应研究

地震动持时对大坝的损伤演化有显著影响,但目前在多向地震动持时方面的研究较少。为综合考虑多向地震动持时对重力坝累积损伤的影响,以某重力坝为研究对象,考虑混凝土的塑性损伤模型,分别考虑单一水平向、水平向和竖向两向地震动作用,采用综合能量持时公式研究综合能量持时对大坝损伤累积效应的影响,以及不同强度阈值范围的能量持时与大坝损伤指标之间的相关性。研究表明：能量持时对大坝的损伤破坏有显著影响,长持时的地震动会对大坝造成更严重的损伤破坏;竖向地震动作用会加剧大坝损伤破坏,进行大坝动力计算时应考虑地震动竖向分量的影响;15%~85%强度阈值范围的能量持时与损伤指标之间的相关性最优。研究成果可为大坝抗震设计提供参考。