基于ANSYS的土石坝施工过程仿真分析

利用ANSYS的"生死单元"和二次开发功能,采用邓肯E-B模型,编制了土石坝静力分析的非线性有限元分析程序,实现了分层加载。对某土石坝施工过程进行了模拟分析,所得计算结果符合施工模拟逐层加载的计算规律,验证了模拟的可靠性。     

基于非线性剪胀模型的高面板堆石坝变形分析

在混凝土面板堆石坝的设计中,对于坝体变形的分析目前多采用邓肯E-B模型进行三维非线性有限元计算。鉴于非线性弹性邓肯-张模型不能反映堆石料的剪胀性,依托位于狭窄河谷上的猴子岩面板堆石坝工程,提出采用非线性剪胀模型分析坝体应力变形特性。通过对比分析非线性剪胀模型、邓肯E-B模型坝体应力变形计算成果,同时根据现场坝体变形监测成果,验证了非线性剪胀模型在面板堆石坝静力有限元分析中的合理性与优越性。     

ANSYS在土石坝有限元计算中的应用

利用ANSYS提供的APDL语言二次开发平台编制相应的程序建立土体的邓肯张模型(简称E-B模型),以模拟土体的实际特性,并应用到深圳铜锣径水库风化土心墙石渣坝的实际工程计算中。计算结果表明所编制的程序满足土石坝有限元计算的数值要求,较好的反映了土石坝的实际应力、变形规律。     

邓肯张E-B模型对中等高度面板坝沉降计算的适应性分析

结合某水库混凝土面板堆石坝坝体变形的二维非线性有限元计算,通过与实测沉降值的比较验证邓肯张E-B模型对中等高度面板坝沉降计算的适应性。计算结果表明,采用邓肯张E-B模型计算的坝体沉降与实测分布规律一致,但实测值较计算值平均大30%左右,因此,应合理选取模型参数,以比较准确地估计坝体沉降变形。     

白眉水库面板堆石坝应力变形分析

运用大型有限元商业软件ABAQUS分析白眉水库面板堆石坝有限元应力变形特性。坝体、坝基岩体分别邓肯E-B本构模型和线弹性模型,分别针对考虑基础变形和不考虑基础变形两种情况进行分析。计算结果表明坝体自身变形较小,而由砂卵石覆盖层引起的沉降所占比重较大,坝体的应力大小与堆石体自重应力较接近,计算成果符合堆石坝的一般应力变形规律,并且和监测成果吻合。     

E-B模型在土石坝施工过程模拟中的应用

土石坝的开裂与不均匀沉降与坝体的应力和变形状态有密切的关系,因此展开对土石坝应力变形的计算模拟具有十分重要的意义。本文以西安市某心墙坝为例,采用有限元软件MADIS/GTS,应用其中的E-B模型模拟心墙坝的施工过程,旨在探究土石坝在施工过程中的应力变形规律,同时也探讨有限元软件MADIS/GTS内嵌的E-B模型在土石坝应力变形模拟中的适用性。     

特高混凝土面板堆石坝的应力变形比较研究

结合金沙江拉哇特高混凝土面板堆石坝,分别采用邓肯E-B模型和河海统一广义塑性模型,考虑堆石料流变的遗传特性,进行大坝三维有限元分析,并在坝料相同试验结果的条件下对比研究两种不同本构模型下堆石体和面板应力变形的差异。结果表明:两种模型计算的堆石体应力变形规律相似,沉降差异不大,但河海统一广义塑性模型计算的堆石体水平位移及面板挠度均小于邓肯E-B模型;混凝土面板的位移分布差别较大,由于邓肯E-B模型不能考虑堆石料的剪胀性,计算满蓄期面板的变形远大于统一广义塑性模型结果;两种模型在满蓄期计算得到的应力较为接近,与统一广义塑性模型相比,邓肯E-B模型计算得到的堆石体第三主应力较小,面板压应力数值偏大,拉应力区域较大。不同本构模型的计算结果均说明拉哇特高混凝土面板堆石坝的变形与应力在安全范围内,现行设计方案可行。     

土石坝施工期应力变形有限元分析

结合土石坝实际填筑情况,采用邓肯张E-B模型,按照坝体实际填筑加载顺序进行应力变形情况模拟。结果表明:应力变形符合土石坝一般变形特征,施工期坝体最大沉降量发生在心墙坝高1/2处,坝体填筑顺序对坝体的变形具有一定影响。在进行数值计算时,应充分考虑坝体的填筑实况,使得计算成果更接近于实际。     

某水库混凝土面板堆石坝应力变形分析研究

采用邓肯-张E-B非线性弹性模型,利用数值计算方法,对某堆石坝在施工和蓄水期的应力、变形进行了计算分析,得出了堆石体和面板的最大变形值及其发生位置。结果表明:蓄水对混凝土面板堆石坝的水平位移影响较小;坝体在竣工期和正常蓄水期两种工况下面板的最大挠度均发生在上游坝坡和堆石压重体的交界处,应力总体较小,大坝稳定性良好。     

正义峡水库土石坝心墙土料变形参数计算

一般采用非线性有限元增量法分析土石坝的应力变形 ,应用较多的是邓肯—张模型 ,其中早期多用 E— μ模型 ,近年多用 E— B模型。结合正义峡水库土石坝心墙土料三轴排水剪试验成果 ,介绍了邓肯—张两种模型参数的整理方法 ,可供类似土工计算参考     

阿尔塔什水利枢纽工程混凝土面板堆石坝抗震工程措施及静、动力有限元计算分析

鉴于强震区200 m级超高混凝土面板堆石坝所面临的变形控制难、坝体抗震等级高、砂砾石覆盖层深厚等诸多设计难点,结合阿尔塔什混凝土面板堆石坝坝体结构、坝壳料设计,借鉴已建工程经验提出抗震工程措施。通过建立坝体、覆盖层的三维有限元模型,堆石料静力本构分析采用邓肯张E-B模型,动力本构分析采用等效黏弹性模型,分析了考虑抗震工程措施的坝体抗震能力。结果表明:坝体在竣工期、正常运行期、正常运行+地震三个工况下的变形规律合理。混凝土防渗墙和面板结构中最大拉、压应力均可满足所选混凝土材料的规范要求。坝顶下游坝坡设置浆砌块石护坡后可有效减弱该区域局部动力剪切破坏和浅层滑移。坝顶上、下游边坡布置阻滑钢筋网以及适当提高填筑料的相对紧密度、孔隙率,可以有效提高大坝坝坡的抗震稳定性和坝体抗震能力。研究成果以期为今后300 m级面板堆石坝工程设计上提供借鉴。     

基于子模型法的混凝土面板堆石坝应力变形数值分析

采用非线性有限单元法,并基于邓肯-张(E-B)非线性本构模型,考虑面板堆石坝填筑施工与蓄水过程,利用中点增量法对苗家坝面板堆石坝进行了三维有限元数值仿真分析,得到了坝体施工期和蓄水期坝体的应力变形分布规律,从坝体结构意义上判断,堆石坝体工作是可靠的;同时,为了获得面板及其接缝应力变形更为精确可靠的结果,采用发展的三维子模型方法,而面板与垫层区之间的特殊边界用耦合的薄层单元进行模拟.工程算例的计算结果表明:面板应力和变形规律正常,较大拉应力分布范围局限在铺盖保护区以内,面板竖缝和周边缝变形值不大,面板的安全性是比较有保障的.同时,进一步证明了用耦合的薄层单元模型模拟接触面的子模型法在面板应力变形计算中具有一定的可行性和可靠性.     

中厚覆盖层上中低面板堆石坝应力变形分析

在中厚覆盖层上修建中低面板堆石坝目前较为普遍,其应力变形特性与深厚覆盖层上修建的高面板坝有较大差异,因此有必要进行研究。利用目前应用较为广泛的邓肯-张E-B模型,采用二维有限元分析法针对位于宽河谷中的双溪口面板堆石坝竣工期及蓄水期的堆石体及面板的应力变形特性进行研究。结果表明:相比竣工期,蓄水期坝体沉降、向下游的水平位移、大坝大小主应力、应力水平及面板挠度均有所增加,其中以面板挠度及大坝水平位移增加最为明显,挠度增加了16.61 cm,水平位移增加约1倍,沉降增加幅度约为8%,大、小主应力增加10%~20%,应力水平增加约50%。大坝在竣工期及蓄水期的应力及变形均在允许范围内,大坝运行正常。     

软岩料填筑面板堆石坝湿化变形分析

结合一工程实例,基于改进的湿化变形计算模型,采用邓肯-张E-B本构模型和有限元分析方法,研究软岩料的湿化变形对堆石体及面板应力变形的影响。结果表明:由于软岩堆石料湿化变形的影响,坝体整体沉降增加,并发生向下游的水平位移,面板的挠度增大,面板的压应力增量增大,对面板的应力变形产生了不利影响。     

不同蓄水方式对堆石坝应力变形的影响分析——以冶勒水电站工程为例

水库先期蓄水和后期蓄水对大坝的应力变形有不同的影响。采用邓肯-张E-B模型对冶勒水电站堆石坝进行三维有限元建模,结合不同坝体材料的计算参数,在先期蓄水和后期蓄水条件下,拟定两种计算方案,对沥青混凝土堆石坝在竣工工况和正常蓄水位工况下的应力变形进行了三维有限元分析,并从应力变形角度对其安全性进行了初步评价。通过计算分析和比较,这两种蓄水方式下大坝的应力变形均符合堆石坝的一般分布规律,且量值在合理的范围内。     

苗家坝混凝土面板堆石坝三维应力变形分析

基于邓肯—张E-B模型,考虑坝体填筑施工和蓄水过程,并基于大型有限元软件ADINA平台,将三维子模型法应用于苗家坝面板堆石坝应力变形计算,并与监测资料和类似工程的计算结果作了对比分析。结果表明:子模型法能够大大减少网格数量,提高计算效率,面板及接缝的计算精度也有了提高;坝体最大沉降值约占坝高的1.1%,且沉降在竣工期已经基本完成;水库蓄水后,面板拉应力主要集中在面板与周边山体连接处,且最大拉应力均未超过2 MPa,建议通过增加面板的配筋,铺设粉煤灰或者细沙作为保护层来改善面板应力特性。周边缝变形最大值均未超过20 mm,止水结构不会因周边缝的变形过大而破坏。     

双江口水电站心墙堆石坝应力应变数值分析

采用三维静力有限元法,基于邓肯-张非线性弹性模型,模拟了双江口高心墙堆石坝在竣工期、蓄水期的应力与变位.研究了应力分布和极值应力的量值、区位.计算结果最大沉降变位为2.907m,约占坝高0.93%,与类似工程相比沉降占坝高百分比较小.对上游堆石应力水平较高区域给出了工程建议.     

莲花水库面板堆石坝位移及应力有限元分析

采用邓肯E—B模型对莲花水库面板堆石坝最大断面进行了非线性有限元位移及应力分析,给出了最大断面在竣工期及蓄水期的坝体位移和面板位移及应力的计算成果,分析了坝体和混凝土面板位移及应力的分布规律,获得了一些有益的认识。     

观文水库大坝应力变形有限元分析

沥青混凝土心墙坝具有结构简单、建造经济、受气候条件影响小等优点,越来越受到人们的关注。采用Duncan-Chang非线性E-B模型模拟大坝堆石体及沥青混凝土心墙的本构关系,考虑沥青混凝土心墙与坝体堆石料间的接触,采用二维有限元方法对某沥青混凝土心墙坝应力变形进行计算分析。从理论上计算大坝的最大、最小应力及变形量,为大坝的结构计算提供参考。