洛惠渠拱坝结构三维有限元分析

采用线弹性有限单元法,用有限元分析软件ANSYS对洛惠渠拱坝进行了多工况多方案分析研究。并对计算出的大坝应力和变形状态进行分析,计算结果表明,坝体应力分布合理,基础变形模量在一定范围内上下浮动对坝体应力影响不大,为大坝的加固改造提供依据。     

水拦关水库浆砌石坝有限元分析

针对水拦关水库大坝坝体结构,为了保证大坝的长期安全稳定运行,须对大坝的应力状况和安全稳定性进行校核。根据浆砌石坝设计规范,应用有限元软件ANSYS, 对多种工况下坝体及坝基的应力分布情况进行了计算,对坝体位移分布规律及其抗滑稳定性进行了研究。分析计算结果表明, 坝体最大应力和位移都在规范允许范围内,坝体结构总体上达到了规范要求,大坝整体是稳定的、安全可靠的。同时也为后期除险加固提供了合理的建议和意见。     

丰乐拱坝的裂缝产生机理及其修复研究

丰乐混凝土拱坝运行二十多年来,坝体产生了大量裂缝,虽经多次修补处理,但裂缝仍有发展的趋势,严重影响了大坝的整体安全。为分析裂缝产生的机理,研究裂缝修复方案的可行性,首先采用三维有限元法计算分析了坝体和坝基在不同荷载下的拱坝应力和变形规律;采用三维非线性仿真分析方法,分步模拟了拱坝的实际加载过程,计算了丰乐拱坝设计工况下的工作状态,分析了大坝裂缝产生的机理,并提出了上游面喷涂保温材料、下游面挂喷钢纤维混凝土的补强加固方案。为验证该修复方案的合理性,首先按照大坝加固方案计算了三维温度场,为三维应力场分析提供荷载资料;然后采用三维有限元非线性仿真分析法,分步模拟了拱坝的实际加载过程和加固方案的实施过程,计算了加固后坝体在不同工况下的应力和变形规律。利用上述计算结果,综合评价了大坝加固方案的合理性和可行性。加固后的大坝监测资料分析和质量检测结果表明,该裂缝修复方案有效。     

塔城心墙堆石坝地震反应分析

塔城砾石土心墙堆石坝最大坝高 315 m ,地震动作用下,坝身特别是坝体上部容易出现严重裂缝或者坝坡失稳等问题。为了考察高土石坝经历高震级地震时的抗震性能,坝体及覆盖层材料采用 Hardin 非线性动力模型,在三维非线性静力分析基础上,用时程法对大坝进行地震动力分析,以揭示在 Taft 三向地震波的作用过程中坝体中加速度、动位移、动应力的分布及其地震永久变形和液化情况。坝体非线性仿真结果表明,在设防烈度地震作用下,在坝体最大断面上,坝顶动力放大系数为 2.5 左右, 1/2 坝高小范围内有拉应力出现,坝体沉陷及向下游水平位移较大,坝踵坝趾局部有一定的液化可能。     

丰乐双曲拱坝加固方案三维有限元仿真分析

丰乐双曲拱坝运行多年后出现了严重裂缝,本文对该坝加固方案坝体的变形和应力进行了三维全过程有限元仿真分析。分时段模拟了地基应力、坝体自重应力、水沙荷载的分级加载,考虑了裂缝的影响、加固钢纤维混凝土及保温材料效果。计算方案能真实模拟加固方案中坝体的实际应力状态。通过加固前后坝体应力对比分析,论证了加固方案的可行性和合理性,并提出了加固方案施工时的一些建议。     

拱坝裂缝成因三维有限元分析

根据某拱坝除险加固工程的需要,采用三维有限元方法模拟拱坝坝体的逐级加载和水位同步上升的过程,进行坝体在正常蓄水和温降条件下的应力计算分析,并通过多种方案对坝基材料参数进行敏感性分析,综合研究拱坝裂缝产生的原因。研究结果表明:拱坝建设期清基处理后的左、右岸坡段坝底基岩或垫座与原坝底未处理的完整性基岩模量相差较大导致一号裂缝产生;水荷载以及温度快速下降的共同作用导致其他裂缝产生。     

基于三维动力有限元分析大坝安全性态

地震作用下水库大坝的坝坡失稳、坝体填土及坝基液化是大坝安全分析的重点。通过拟静力法对大坝抗滑稳定性进行复核计算,用三维动力有限元分析坝体和覆盖层液化可能性。研究结果表明:坝体最小抗滑稳定系数均大于1.2,抗滑稳定系数符合规定要求;坝基覆盖层动孔压力和液化度极值分别为394.08 k Pa和51.8%,坝基不存在液化问题。7度地震时,面板出现最大压应力为16.56 MPa(面板中部),面板开裂可能性较小。     

浩口混凝土重力坝非溢流坝段抗震安全评价

根据浩口水电站工程的实际情况,采用三维有限元法,建立了混凝土重力坝非溢流坝典型坝段的三维有限元模型。在获得坝体静力场的基础上,将动力分析反应谱法计算所得的动力分析结果与大坝在正常蓄水工况下静力分析成果进行叠加,得到大坝在静动力作用下的坝体应力。据此,根据刚体极限平衡原理对大坝进行强度和抗滑稳定性分析和评价。结果表明,大坝在设计地震作用下强度满足规范要求,坝基面抗滑稳定安全系数4.4,大于规范允许最小安全系数。因此,坝体是安全的。     

里禾水库大坝除险加固设计

在查明大坝病害现状和病害成因的前提下,结合里禾水库砌石拱坝自身的特点,为解决大坝渗漏问题,优先选择上封下堵方案;为改善坝体应力,增加坝体梁的作用,削弱拱的作用,采取对坝体进行加厚处理的加固设计方案;同时为解决拱端推力墩刚度严重不足的问题,拟对其进行加厚处理.     

剑科心墙堆石坝三维地震反应分析

采用三维非线性动力有限元分析方法,针对处于岷江断裂带和龙门山断裂带的剑科水电站工程的心墙堆石坝,进行了坝体在人工地震波作用下的地震反应计算分析,研究了该坝的地震位移、加速度反应、动剪应力、残余变形以及液化反应.计算结果表明,坝体最大加速度放大倍数为3.23,放大效应明显;廊道顶部最大动剪应力为150 kPa,动强度满足要求;最大永久沉降量约为坝高的0.139%,分布符合一般规律:动孔压比较小,不会发生液化破坏.坝体各项抗震指标均在合理范围内,大坝抗震稳定性良好.     

地震作用下拱坝有限元等效应力的计算

目前拱坝等效应力仅被应用在静力作用下的计算分析中,而且规范中没有明确规定动力作用下等效应力的应力控制标准。笔者依照相关混凝土拱坝设计规范补充计算了有限元等效应力的控制标准,以大丫口水电站混凝土拱坝为例,把有限元等效应力的计算与动力作用下的应力分析结合起来,用时程分析法计算得到动力作用下的应力最大值,进而得到静动综合作用下的应力最大值,与推导出的应力控制标准相比较,进行应力评价。     

北京大宁水库副坝防渗墙应力变形有限元分析

以南水北调大宁水库副坝混凝土防渗墙为例,采用二维非线性土石坝有限元计算程序,对其典型剖面进行了有限元计算,并分析比较不同材料及不同工况下防渗墙的应力变化,得出墙体的应力变形规律,优选出最佳的防渗墙材料,从而改善防渗墙的应力状态。文中还提出了防渗墙设计指标的合理范围,这对实际工程有重要的指导意义。     

基于高密度面波技术的堆石坝密实度检测初探

堆石坝密实度是评价其质量好坏的重要指标。本文以高密度面波的基本原理为基础,建立了不同密实度堆石体的数值模型,采用有限元数值模拟法,研究面波在堆石体结构中的传播特性,建立了堆石体密实度与面波速度的关系曲线,并对已建水库的堆石坝进行了工程应用,同时论述了有限元数值建模和检测数据处理流程。可得出:(1)考虑基阶模态的反演分析时,堆石坝体密实度与面波波速成抛物线性关系,与材料的弹性模量相关性不大;(2)对已建堆石坝内部密实度进行快速的无损检测,并实现定量评价,可作为已建堆石坝压实质量评价的依据。     

积石峡面板堆石坝应力变形非线性有限元分析

基于邓肯E—B材料本构模型,本文建立了积石峡混凝土面板堆石坝的有限元计算模型,并运用中点增量法,进行了施工期和蓄水期的应力变形非线性有限元分析,获得了不同时期坝体、面板应力变形的分布与变化规律。通过有限元分析与计算,可以看出积石峡面板堆石坝是安全、可靠的。     

广西下桥碾压混凝土拱坝施工仿真分析

本文根据实际施工进度及实际测得的相关热力学参数,对碾压混凝土拱坝进行三维有限元仿真分析,综合考虑了气温、水温、自重、水压、水化热、徐变等的共同作用,计算得到了坝体从施工到运行共650 d的温度场及应力场分布情况,表明在坝体施工阶段32 m坝高附近会产生较大的拉应力,导致坝体出现裂缝,计算结果和实际情况比较吻合.     

高寒地区碾压混凝土坝运行期力学参数反演分析

为准确获得高寒地区碾压混凝土坝真实状态下的力学参数,将碾压混凝土作为横观各向同性材料进行参数反演分析。首先采用均匀设计构造力学参数样本,然后基于有限元法计算不同工况下的顺河向位移,将有限元分析得到的水压分量相对值及相应的力学参数作为神经网络的训练样本,建立水压分量相对值与相应的力学参数非线性映射关系。基于大坝实测位移,考虑坝顶冻胀变形的影响,通过建立坝体及坝基多测点变形统计模型分离出水压分量相对值,将其作为反演模型的输入值,得到坝体及坝基的力学参数。通过实例分析表明,该方法反演得到的坝体及坝基力学参数是可行的,可为高寒地区碾压混凝土坝安全性态评估提供参考。     

软岩料填筑混凝土面板堆石坝三维非线性有限元分析

以某已建工程为例,基于邓肯E-B材料本构模型,对混凝土面板堆石坝次堆石区采用软岩料填筑和硬岩料填筑两个方案进行三维有限元分析,分别获得软岩料填筑和硬岩料填筑时坝体应力变形的分布与变化规律。通过有限元计算分析,可以看出采用软岩填筑面板坝是可行的。     

地震输入角度对抽水蓄能高面板堆石坝动反应影响研究

本文采用三维有限元计算方法和沈珠江动本构模型,研究某高烈度区大倾角坝基上高面板堆石坝的动反应特性。首先,讨论了地震波水平输入角度对面板堆石坝动反应的影响,以地震过程中坝顶峰值加速度,坝体最大动位移与最大动应力,面板最大变形值及最大动应力五个指标作为主要评判标准,对比地震波在八个不同水平输入角度下坝体动反应的大小,发现水平输入角度每改变45°,五个指标均随之变化,呈现"W"型变化规律,180°为最不利输入角度,各项指标都处于峰值点。然后,针对处于大倾角坝基上的抽水蓄能高面板坝进行了坝体动反应和坝坡稳定性分析,获得了堆石坝反应加速度随着坝高的增加而增大,以及震后存在残余变形等地震反应特性。最后验证了该工程坝体在地震反应过程中的安全性。研究结果可为高烈度地区倾斜坝基上高面板坝的动反应设计提供参考。     

地震荷载作用下高坝坝基的动力响应特征分析

采用有限元软件对某水利枢纽非溢流坝段进行抗震分析,建立非溢流坝段的动力计算模型,进行模态求解、反应谱分析。通过动力有限元的计算分析,表明在坝踵回填混凝土之后,坝体的应力状态得到了显著改善。