诱导缝布设形式对碾压混凝土拱坝应力变位的影响

文章以新疆某水电站的碾压混凝土双曲拱坝为研究对象,分析诱导缝布设形式对拱坝应力变位的影响。依据诱导缝布设形式设4种方案,建立相应的有限元立体模型,借助ABAQUS有限元计算软件获得坝体拉应力与压应力最大值、坝体位移等参数。通过对比分析得到结论:布设诱导缝可降低拉应力变化范围,控制坝体开裂;只要诱导缝个数适当,拱坝整体性不会受到影响。     

普定碾压混凝土拱坝防裂结构设计

碾压混凝土拱坝一般是通仓全断面薄层碾压、连续施工，如何防止碾压混凝土拱坝裂缝产生或限制裂缝产生的位置并对其进行处理，是碾压混凝土拱坝设计的一个关键问题。设置横缝及灌浆系统是普通拱坝防裂的成熟技术。普定碾压混凝土拱坝采用“诱导缝”形成坝体横缝并设置相应的灌浆系统，用于坝体的防裂。诱导缝是靠自身承受放大的拉应力而成缝的，因此，诱导缝必须布置在拉应力较大的部位。普定碾压混凝上拱坝布置２条诱导缝，具体采用双向间断的结构型式，用预制混凝土块形成。缝内埋设两套灌浆系统，供出现裂缝时灌浆使用。试验分析及蓄水运行表明，普定碾压混凝土拱坝设置诱导缝的位置和数量是合理的，对改善坝体应力和预防裂缝起了重要作用。     

基于温度应力仿真的碾压混凝土拱坝诱导缝开裂分析研究

诱导缝作为碾压混凝土拱坝结构防裂措施,能否在坝体温度下降时率先开裂,以消散温度应力,是控制坝体温度裂缝的关键。应用大型有限元分析软件ANSYS,采用薄层实体接缝单元模拟诱导缝,考虑施工期至运行期全过程瞬态温度荷载,通过三维有限元温度应力仿真分析和诱导缝开裂情况分析对全部采用"诱导缝"分缝形式的某碾压混凝土拱坝进行可行性研究。结果表明:坝体高拉应力区设置的诱导缝,在做好缝端处理,消除诱导缝与地基接触部位应力集中的条件下,能够有效地释放坝体应力,保证坝体在温度荷载下的运行安全。仿真分析结果可为该碾压混凝土拱坝的温度控制、裂缝预测及其预防提供参考依据。     

高碾压混凝土拱坝不同分缝形式结构特性的试验研究

结合沙牌碾压混凝土拱坝，采用整体结构模型试验，分别对设置周边应力释放缝加两条诱导缝、三条诱导缝、坝体不设缝三种方案进行了坝体的应力及变形特性、破坏形态、破坏过程及破坏机理的分析，从而得出了不同分缝形式下高碾压混凝土拱坝的结构特性。     

碾压混凝土拱坝诱导缝削弱面积比选取问题研究

为了在各种不可预见性因素的综合作用下碾压混凝土拱坝局部拉应力超标时引导其在诱导缝部位启裂并沿着诱导缝扩展,起到"设缝防裂"和改善应力分布的目的,需要合理选取诱导缝削弱面积比,这对碾压混凝土拱坝分缝防裂设计至关重要。鉴于诱导缝精细化模拟的复杂性,将诱导缝进行概化处理,即采用带开闭迭代功能的接触单元模拟,破坏准则采用"等效强度"判断,基于整坝全过程仿真分析进行了诱导缝削弱面积比选取研究。结果表明:在不同削弱比条件下,坝体主拉应力幅值及分布情况基本相同,诱导缝布置方式即分缝位置对坝体应力改善明显,而缝面削弱面积比对坝体应力变化影响较小。     

普定碾压混凝拱坝防裂结构设计

碾压混凝土拱坝一般是通仓全断面薄层碾压、连续施工，如何防止压混凝土拱坝裂缝产生或限制裂缝产生的位置并对其进行处理，是碾压混凝土拱坝设计的一个关键问题。设置横缝及灌浆系统是普通拱坝防裂的成熟技术。普定碾压混凝土拱坝采用“诱导缝”形成坝体横缝设置相应的的灌浆系统，用于坝体的防裂。诱导缝是造自在受放大的瓣力而成缝的，因此，诱导缝必须布置在拉应力大的部位。普定碾压混凝土拱坝２条诱导缝，具体采用双向间断的结     

考虑施工期至运行期全过程温度荷载作用的高碾压混凝土拱坝结构分缝研究

在碾压混凝土拱坝设计中，选择合理的分缝方案是改善坝体应力分布、保证大坝安全的关键技术问题。本文对万家口子碾压混凝土拱坝，根据碾压混凝土坝的实际成层浇筑过程和施工期的温度作用，通过三维有限元数值仿真计算，对设置8缝、10缝和不设缝情况下的坝体应力和位移分布规律进行分析和比较，并探讨了诱导缝的作用以及设置诱导缝的利弊。最后，确定了8缝方案为最优方案。计算结果表明，对坝体设置诱导缝可以有效的释放坝体应力。但坝体分缝条数不宜过多。     

碾压混凝土拱坝双向相邻诱导缝断裂试验与分析

针对碾压混凝土拱坝诱导缝双向相邻布置结构的力学问题,进行了不同削弱度的碾压混凝土试件轴拉试验。根据试验结果,考虑双向相邻诱导缝的影响,得到了用于诱导缝断裂分析的双参数等效强度的修正系数。对沙牌碾压混凝土拱坝的诱导缝双向相邻布置结构进行了计算分析,计算结果反映了诱导缝的双向相邻布置对其等效强度的影响,说明坝体中诱导缝的双向相邻布置在温度应力场的作用下更容易开裂。     

RCC重力坝施工期温度应力仿真及开裂风险分析

高RCC拱坝由于其自身材料与施工工艺的特点,易形成层间软弱结构面,影响大坝运行安全,因而探讨RCC拱坝碾压层面、诱导缝弱化对坝体的结构响应特征十分必要。大量研究都表明碾压混凝土层间结合会直接影响层面的力学参数,但就这种力学参数的变化对坝体应力变形的具体影响研究较少。本文结合某水电站RCC拱坝工程,基于其温度场仿真分析成果,分析大坝蓄水阶段,在温度荷载、水荷载和自重作用下,弱化碾压层面和诱导缝的强度对坝体的应力变形特性影响。结果表明,只降低碾压混凝土拱坝碾压层面强度对坝体应力的影响较小;同时将碾压层面与诱导缝强度降低30%时,坝顶的左右拱端、下游面坝顶及表孔周围和建基面附近有拉应力集中现象,最大值接近混凝土的抗拉强度值。碾压层面、诱导缝强度弱化对于坝体顺河向、铅直向位移大小影响不明显,顺河向位移最大值位置稍向左岸偏移;但对坝轴线方向位移的对称性影响明显。     

碾压混凝土拱坝仿真设计与新结构

在对碾压混凝土拱坝理论基础研究的基础上，提出了碾压混凝土拱坝仿真设计新思想，并通过科研和设计成功修建了两座碾压混凝土拱坝，即福建溪柄碾压混凝土薄拱坝和新疆石门子碾压混凝土拱坝，提出人工短缝新结构以释放应力．铰结拱新结构提前蓄水和柔性拱新结构使坝体和基础变位协调而应力不恶化等新结构形式，并经过工程验证了新结构的合理性。     

不同缝面形态下诱导缝开裂效果对比研究

一些采用径向扭缝的碾压混凝土拱坝工程中,出现了诱导缝周边坝体混凝土开裂而诱导缝本身未张开的现象,因此需定量分析不同空间形态缝面对诱导缝开裂的影响效果。根据碾压混凝土拱坝应力变化特点以及诱导缝开裂变化规律,本文拟定含不同缝面空间形态的有限大平板和圆筒拱坝算例,利用虚拟裂纹闭合法和Richard脆性断裂准则获取空间缝面等效应力强度因子,研究缝面应力强度因子随缝面夹角的变化规律;通过对归一化后的应力强度因子求倒数,获取不同缝面夹角条件下诱导缝等效强度的修正系数即缝面空间形态影响因子,以反映不同缝面空间形态下诱导缝开裂效果。研究表明,随着缝面夹角的不断增大,缝面越不容易张开,这就意味着缝面的等效强度在逐渐增大。因此,在实际碾压混凝土拱坝设计中,诱导缝应尽量采用竖向垂直缝布置;若要布置成径向扭缝,则缝面夹角最大不宜超过10°。     

沙牌碾压混凝土拱坝坝体分缝形式的结构特性研究

在碾压混凝土拱坝设计中，选择合理的坝体分缝结构与分缝位置是有效地控制坝面开裂范围和保证拱坝整体稳定性的关键技术问题。文章结合沙牌水电站碾压混凝土拱坝的实际，运用有限元数值分析方法对拱坝不同分缝结构的坝体应力及缝端开裂特征作了多方案研究，在比较了各分缝方案结构特性差异的基础上，对该坝体的分缝结构和分缝部位提出了建议。     

两座碾压混凝土拱坝结构模型破坏试验对比分析

结合普定和沙牌两座碾压混凝土拱坝的结构模型破坏试验,对比分析了两座拱坝的结构应力、坝体位移及拱坝开裂破坏过程、破坏形态和破坏机理。通过分析研究,得出了碾压混凝土拱坝体形及诱导缝宜对称布置为好,以及为了体现碾压混凝土大坝快速施工的特点,坝身不宜设置过多的孔口等结论。     

碾压混凝土拱坝分缝防裂设计关键问题研究

在实际工程中,很多碾压混凝土(RCC)拱坝并未张开甚至在未设缝位置出现裂缝,诱导缝实际诱导开裂作用并未达到设计预期,甚至还带来一些附加效应。归结未张开原因,以诱导缝布置不当影响最大。由于RCC拱坝温度应力具有复杂性、多变性、动态性等特点,拱坝防裂设计特别是诱导缝布置方面必须真实反映坝体从施工期到运行期全过程的工作性态。实际工程应用成果表明:RCC拱坝诱导缝及横缝采用带开-闭迭代功能的接触单元模拟,破坏准则采用等效强度理论,基于整坝全过程仿真分析技术开展诱导缝防裂设计,是行之有效的方法;根据仿真结果进行坝体分缝布置、缝面结构型式等研究,可使诱导缝按设计要求张开,起到释放温降引起的拉应力的作用,保证坝体混凝土的施工质量。     

垫座弹性模量对拱坝坝体应力及位移的影响

为了了解不同垫座的弹性模量对坝体应力和位移的影响,以某带垫座混凝土双曲拱坝为例,将垫座选取5种计算方案,采用有限元分析软件ABAQUS分析了5种方案下拱坝对垫座弹性模量的响应特性。结果表明,选取合理的垫座弹性模量能够有效防止坝体产生过大的拉应力造成坝体开裂,同时对坝体的稳定性削弱较小。并通过不同垫座弹性模量方案应力变位特征的对比分析,得到了某混凝土双曲拱坝合理的垫座弹性模量值。     

基于ANSYS的某拱坝坝体分缝形式研究

采用ANSYS有限元软件,对某水电站拱坝坝体无缝方案及3个分缝方案下的应力及变位特征进行了分析。结果表明:在正常运行期,无论坝体设缝或者不设缝以及设缝的类型和缝的组合情况如何,只要缝未开裂,对应坝体同一部位的应力及位移分布规律都是相似的;诱导缝及周边缝的设置对防止坝体出现过大拉应力导致坝面开裂有利,且对坝体稳定性影响较小;针对诱导缝区域出现的拉应力及变位错动,应做好灌浆后处理,以保证坝体的整体性。     

白莲崖碾压混凝土拱坝接缝重复灌浆系统设计

白莲崖水库大坝是一座碾压混凝土抛物线双曲变厚拱坝。碾压混凝土拱坝的优点在于施工速度快,与常态混凝土拱坝不同的是,不必等坝体冷却到稳定温度后才进行接缝灌浆,而是在坝体浇筑结柬甚至是汛前坝体混凝土仍在施工时便可进行。若横缝和诱导缝张开可进行灌浆,使各坝块形成整体便于下闸蓄水,随着坝体温度下降,坝体收缩可能导致横缝和诱导缝再度拉开,此时可进行二次灌浆甚至是三次灌浆,这就是重复灌浆系统。文章介绍了设计过程中结合本工程特点,研究确定白莲崖碾压混凝土拱坝接缝重复灌浆系统布置情况。     

高碾压混凝土拱坝中的构造缝问题研究

为了控制施工期温降引起的坝体裂缝，国内外已建成的几座碾压混凝土拱坝普遍设置了诱导缝。我国在国家“八五”科技攻关过程中深入研究了诱导缝的作用和合理布置问题，提出了诱导缝等效强度计算模型和断裂判别式以及有效作用范围估计方法，为诱导缝设计提供了理论依据，并对高碾压混凝土拱坝设置少量横缝的作用和适用条件提出了依据。     

某碾压混凝土拱坝诱导缝应力与开裂研究

以四川木里河某水电枢纽工程为研究对象,对其碾压混凝土拱坝诱导缝应力及开裂进行研究。利用ANSYS建立三维有限元应力模型,计算得到坝体及诱导缝应力。根据双K断裂准则和混凝土虚拟裂缝理论,从断裂力学角度,利用无限大板穿透裂缝模型和无限大体深埋椭圆模型,计算出诱导缝的等效强度。计算结果表明,设置诱导缝减小了诱导缝附近坝面的温度应力,使坝体两侧的诱导缝受拉裂破坏对称,其拉裂破坏都发生在大坝浇筑完成后的冬季降温期。     

高碾压混凝土拱坝分缝形式及破坏机理研究

本文结合四川沙牌碾压混凝土(RCC)拱坝,通过结构模型破坏试验,对RCC拱坝的分缝形式、坝体开裂与破坏机理进行研究,分析了诱导缝、横缝、周边缝等分缝形式对坝体的影响,确定了两条诱导缝加两条横缝的方案为选定方案。根据选定的分缝方案,探讨含诱导缝坝体的开裂破坏机理。研究中采用断裂力学理论,求得考虑尺寸效应的材料断裂韧度值和建立诱导缝的应力强度因子计算式,并通过分析断裂韧度与应力强度因子之间的关系,从理论上推导出诱导缝的开裂相似条件。据此提出在结构模型中模拟诱导缝的方法,在结构模型试验中实现对诱导缝的相似模拟,观察到坝体的开裂过程、破坏形态和破坏机理。试验结果已应用于沙牌拱坝工程的设计和施工中。