基于ANSYS石门坎水电站双曲拱坝三维有限元静力分析

采用大型通用软件ANSYS,对石门坎水电站双曲薄拱坝各工况进行三维有限元静力分析,计算结果表明,坝体应力分布合理,应力水平与同类拱坝相当,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,能够适应地基变模在一定范围内的变化。     

基础置换块弹模对溪洛渡拱坝工作特性的影响

采用三维有限元模型模拟溪洛渡拱坝,分析仅在自重作用下不同的基础置换块弹模对坝体位移和应力特性的影响。结果表明:基础软弱结构面的存在对坝体的应力、应变影响较大,经过开挖混凝土置换处理后,能够满足地基与大坝的强度稳定要求。对不同置换块弹模变化方案的分析表明,置换块弹模的变化引起坝体的拱梁应力重分布,即坝体的拱作用与梁作用对自重荷载进行重新分配,随着弹模增大,地基变形减小,嵌固能力加强,约束能力加大,拱作用减弱,梁作用加强。结合溪洛渡工程,得到了适合的基础置换块的弹模数值。     

小湾拱坝砼弹模与基岩变模敏感性分析

小湾拱坝为世界第一高拱坝，坝体的拉压应力均已达到较高水平，坝体的砼弹模、基岩变模对坝体应力、变位有较大影响，对其进行敏感性分析有助于坝体的体型设计，使之适应于各种运行工况及施工期的特殊要求。     

地基弹性模量对拱坝坝体应力的影响研究

为了探究地基弹性模量对拱坝的影响,通过改变地基弹性模量的大小,研究坝体与地基接触部位的应力变化情况。采用ANSYS有限元分析法,建立拱坝整体有限元模型,选取正常蓄水加温度荷载的工况进行计算。结果表明:随着地基弹性模量的增大,坝体与地基相交处的最大主拉应力和最大主压应力均呈逐渐增大的趋势,但两者的变化幅度均逐渐变缓慢。该研究结果可以为拱坝坝址的选取提供一定的参考作用。在距离坝体边缘大于20 m(约为0.14倍坝高)时,地基的弹性模量对拱坝坝体应力应变的影响就会变得很小,这可以为改善坝基地质条件而采取的地基处理范围提供一定参考。     

重力坝坝踵应力控制标准的研究

重力坝坝踵应力控制标准问题一直是个难于解决的问题,为了研究这个问题,采用有限元线弹性模型对4种不同高度的重力坝、3种坝体下游边坡、3种地基和坝体弹模比、28组不同网格尺寸进行了计算分析,得出了不同高度、下游边坡、地基与坝体弹模比、网格尺寸情况下重力坝坝踵应力的分布规律,并且得出重力坝采用有限元计算分析的情况下,主拉应力...     

重力坝廊道周边应力有限元分析

结合清峪水库重力坝工程设计廊道配筋研究课题,采用ANSYS有限元软件,建立考虑地基变形影响的坝体廊道平面有限元分析模型。通过计算分析,获得了廊道周边应力分布特性和基岩弹性模量对坝基灌浆廊道最大拉应力的影响规律。对比有限元与无限域中标准廊道的计算成果,得到了标准廊道计算成果的适用条件及其拉应力、拉应力合力随基岩坝体弹模比的关系曲线。     

拱坝振动台模型边界与材料特性对坝体自振特性的影响分析

为了分析模型边界与模型材料对大型拱坝振动台试验模型坝体自振特性的影响,该文针对国内某一特高混凝土拱坝振动台试验模型,利用有限元方法计算分析了不同影响因素参数变化对坝体自振特性的影响。结果表明:(1)地基边界弹模变化对大坝前6阶自振频率影响很小;(2)坝体自振频率随单层坝体材料弹模呈正相关变化,且5～8层坝体弹模变化对坝体自振频率影响相对较大;(3)当地基材料弹模降低时,大坝自振频率降幅明显。当地基弹模逐渐增大时,前两阶自振频率保持相对稳定,中高阶自振频率增幅较大;(4)胶体单独作用和胶与尼龙丝联合作用对坝体自振特性的影响均较小。     

地基条件对重力坝坝体应力的影响

地基条件对重力坝坝体应力有较大的影响,对这一问题的分析研究至今还是不够的。目前在重力坝设计中,仍主要采用比较简单的材料力学方法。这种方法既不考虑地基的作用,也不考虑坝踵和坝趾的应力集中,结果算出的坝体应力,在1/3坝高范围内与实际情况有较大出入。为此,本文对岩基上的重力坝,采用平面有限元法计算分析了地基条件对坝体应力的影响。所考虑的地基条件包括地基渗流、地基自重、地基刚度和坝踵裂缝开展。计算分析系结合一项生产任务进行的。计算实例坝高112米,网格布置如图1所示。计算时坝体作为平面应力问题,地基作为平面应变问题。     

溪洛渡水电站拱坝设计

通过对溪洛渡混凝土双曲拱坝坝体应力分析，基础变模值的改变和坝身开孔等对坝体应力影响分析以及就坝基玄武岩发育的层间层内错动带进行坝肩大块体，小块全和阶梯状滑块的稳定分析，并应用三维非线性整体稳定分析计算，综合评价了溪洛渡拱坝设计的合理性。     

低弹模地基大体积混凝土施工期温度应力分析

为了研究低弹模基岩地区大体积混凝土施工期的温度应力,选取低弹模基岩地区两个坝块尺寸差异较大的实际工程为研究对象,采用有限元法对坝体温度及温度应力进行了仿真计算,并用弹性地基梁法对其进行了复核。结果表明：对于基岩弹模明显低于混凝土弹模地区的大体积混凝土工程,由于基岩对上部混凝土温度变形时的约束较小,对温控防裂较有利,可参照基岩弹模和混凝土弹模相近的基础允许温差标准,适当放宽基础温差标准1℃~2℃,坝体温度应力仍可控制在设计允许应力范围内;当放宽基础温差标准后,坝体分缝、温度控制措施等要求均相对降低,可减少温控投入,为加快工程施工进度创造有利条件,具有较好的现实意义。     

碎石桩加固地基对风化料坝应力变形影响研究

近年来振冲碎石桩逐渐应用到土石坝坝基处理中,为研究碎石桩加固地基对大坝应力变形的影响,以覆盖层地基上的某混凝土防渗墙风化料坝为背景,利用碎石桩对地基进行加固处理。在考虑坝料流变特性的基础上,采用非线性有限元方法,计算分析在碎石桩加固地基与未加固地基下,大坝在蓄水期和运行期的应力变形。通过对比计算结果,系统总结了碎石桩加固地基对坝体与防渗墙应力变形的影响规律。结果表明:在碎石桩加固地基下,大坝在蓄水期、正常运行1 a、正常运行5 a、正常运行10 a后,坝体和防渗墙的应力和变形相比未加固地基下都有所减小,相对而言,变形减小的幅度更大一些。可见利用碎石桩加固地基,可以有效地改善坝体和防渗墙的应力和变形,利于大坝保持稳定运行状态。     

溪洛渡水电站拱坝基础综合变模分析

在拱梁分载法坝体应力分析时，需要合理确定坝基岩体的变形模量值，为此，在溪洛渡水电站双曲拱坝的坝基变形模量计算中采用平面有限元法计算地基的“综合变形模量”，从而反映实际地形地质条件对拱 坝基变形形的影响。     

深厚覆盖层基础均质坝应力变形非线性有限元分析

针对某拟建的位于深厚覆盖层基础上的均质坝,建立了可考虑地基混凝土防渗墙及软弱地基对坝体应力变形影响的有限元计算模型,基于邓肯E—B材料本构模型,采用中点增量法,对该坝施工期和蓄水期的应力变形进行了二维非线性有限元分析计算,获得了不同时期坝体及坝基应力变形的分布与变化规律。     

混凝土坝廊道真实应力影响因素分析

为了进行混凝土坝设计施工阶段廊道应力的计算,避免廊道裂缝的产生,应用SAPTIS程序对施工期廊道在不同影响因素下的应力进行计算,包括不同基础约束情况、环境气温情况、不同坝体冷却方式。结果表明,陡坡坝段的廊道应力远大于河床坝段的应力,地基弹模的改变对于陡坡廊道和河床廊道的应力影响程度基本相同;环境气温对于廊道应力有较大的影响,环境温度越高,廊道应力越小;在降温温差相同情况下,不同降温过程对二冷末廊道最大应力没有影响,仅影响局部应力发展过程,降温越早,相应的应力越大。     

碾压混凝土坝考虑异弹模效应的应力分析

将碾压混凝土坝视为具有各向异性弹性特性的均质体，通过在垂直于层面的竖向和平行于层面的横向采用不同弹模来考虑层面对坝体应力影响；同时考虑了坝基弹性的变化对坝体应力影响。由各向异性体的物理方程推导了碾压混凝土的物理方程和弹性矩阵。通过对算例的有限元分析得出了坝体材料异弹模特性和坝基弹性变化对坝体局部应力的影响规律。     

砼防渗墙对深厚覆盖层坝基的处理

本文介绍了砼防渗墙对土石坝深厚覆盖层地基的处理,强调防渗墙砼强度及弹模取值应在满足应力应变的前提下,兼顾耐久性等要求。合溪水库工程坝体和坝基的应力应变计算分析采用有限元程序进行,坝基砼防渗墙设计参数据此进行了多方案比较后选取。     

地基对设底部诱导缝拱坝坝体应力变形的敏感性分析

对某拱坝底部设诱导缝进行了模拟,应用有限元方法对不同地基条件下设底部诱导缝的拱坝坝体的应力变形进行了计算分析。结果表明:地基对设置底部诱导缝拱坝的应力应变的影响非常显著。     

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。     

混凝土面板堆石坝地基防渗墙塑性损伤数值分析

在坝体填筑和水库蓄水作用下,防渗墙工作和受力条件复杂,可能产生塑性应变和墙体开裂。本文结合实测资料和数值分析,研究面板堆石坝深覆盖层地基防渗墙的应力变形和损伤特性。在基于实测资料分析防渗墙应力变形特性的基础上,采用混凝土塑性损伤模型,建立防渗墙应力变形及损伤特性的三维数值计算模型。数值模型考虑坝体和地基渗流-应力耦合效应及墙体与覆盖层的接触效应,真实模拟坝体填筑和水库蓄水过程。在采用实测资料验证数值计算结果的基础上,结合实测和数值结果深入分析了面板堆石坝防渗墙的受力机制及其应力变形和损伤开裂特性,讨论了防渗墙位置、材料、坝体和地基渗流-应力耦合作用对墙体力学特性的影响。研究结果对面板堆石坝防渗墙建设和结构安全控制具有一定的指导意义。     

基岩变形对重力坝坝体应力的影响

借助于一系列的光弹组合模型试验和有限元计算,本文在地基弹性模量变化较大的范围内(特别是软弱基岩情况)究研了重力坝坝体的应力情况;并将这些成果与各种理论解答作了比较。此外,本文还扼要介绍了国内外有关复杂地基对重力坝应力影响的研究成果。结合某工程选线,研究了复杂的地质构造(包括软弱夹层、断层破裂带等)对坝体应力的影响;为了改善应力分布,还进行了设置改善措施的实验。