考虑封拱灌浆过程的高拱坝施工期仿真分析

混凝土拱坝施工过程中，结构体系的转变、坝体材料性质的变化和外荷载的变化，对拱坝应力和横缝状态具有一定的影响，为此，采用有限元方法，考虑横缝的接触非线性，模拟了分期封拱灌浆过程和提前蓄水过程，并对某高拱坝施工期温度场、应力场和灌浆前横缝开度变化作了较为全面的计算预测分析。分析认为，水管冷却过程及冬季上游蓄水时可能产生较大拉应力，值得引起注意，另外还得到了缝宽在拱圈方向的分布规律。     

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。     

碾压混凝土拱坝温度应力场仿真研究

拱坝是固结于基岩的空间壳体结构,体型较为复杂。针对拱坝易存在的温度裂缝问题,结合碾压混凝土拱坝的施工特点及进度计划,采用三维有限元浮动网格法进行温控仿真研究计算。计算结果表明：在高温月份控制碾压部位坝体混凝土的入仓温度,对不同区域碾压的混凝土进行初期、中期和后期冷却,最大温差和最大应力均可满足拱坝温控设计要求。计算结果为预防坝体混凝土开裂提供了重要理论依据。     

基于应变率相关的非线性损伤模型在高拱坝横缝开度分析中的应用

本文采用应变率相关的混凝土非线性损伤模型以及基于Lagrange乘子的点-点接触直接刚度法，进行了同时考虑混凝土材料非线性以及拱坝横缝接触非线性的高拱坝地震响应分析。研究表明，由于在地震过程中的混凝土非线性软化以及局部损伤开裂的影响，非线性拱坝横缝的开度及分布与采用线弹性混凝土本构关系计算结果有明显的不同，这对于横缝止水的设置具有重要影响。     

钢筋混凝土结构开裂的非线性模型应用研究

本文采用三维非线性有限元方法,选用塑性损伤及弥散裂缝模型模拟混凝土,选用通用的理想弹塑性模型模拟钢筋。首先对钢筋混凝土悬臂梁开裂后应力进行计算,计算结果与解析解的对比验证了模型的正确性;然后将上述模型应用于实际工程—丹达河水电站拱坝闸墩的计算分析中。结果表明:采用上述模型时,计算结果合理,对于混凝土材料非线性关系的模拟是行之有效的,以丹达河水电站拱坝闸墩为例,计算成果可作为闸墩配筋设计的依据。     

高拱坝混凝土裂缝开合度仿真分析

基于三维接缝单元,模拟施工期拱坝裂缝开合行为,采用Newton-Raphson迭代法和预处理共轭梯度法开发了拱坝裂缝开度仿真计算程序模块,采用三维有限元仿真软件FZFX3D进行了考虑化学灌浆下裂缝开合度仿真分析[1];选取四种裂缝面单元刚度系数,通过对比得到本工程混凝土裂缝的缝面刚度系数取值;根据现场裂缝的实际处理情况,仿真模拟裂缝开合过程,并与实测裂缝计资料进行对比分析,绘制了裂缝开合度过程线和缝面开合度云图等,更加丰富、全面地展现了裂缝的开合状态。计算结果表明FZFX3D软件仿真分析裂缝开合状况良好。     

沙牌拱坝结构开裂及破坏机理研究

本课题是“九五”国家重点科技攻关项目——高碾压混凝土拱坝分缝与建坝材料研究中的一个研究子题,该子题针对沙牌碾压混凝土拱坝开裂问题进行研究。研究采用物理模型与数学模型相结合的方法,在物理模型中运用断裂力学理论模拟诱导缝的开裂相似,并采用光纤传感检测技术监测大坝及诱导缝的开裂破坏,获得了大坝的应力、变位及超载破坏过程和破坏形态。     

小湾水电站双曲拱坝混凝土温控措施仿真计算研究

采用ANSYS维有限元温控计算程序,按照理论分析-数值仿真-经验判断的技术线路,结合小湾拱坝的实际体形和材料参数,用二维和三维的研究方法,对小湾拱坝典型拱冠坝段混凝土施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析计算,对影响混凝土温度应力的主要温控措施进行了敏感性分析,提出了符合小湾工程的温控防裂措施。     

上犹江水电站大坝闸墩与廊道顶拱裂缝成因分析

针对江西上犹江水电站大坝闸墩裂缝和检查廊道顶拱的贯穿裂缝,运用温度场和温度应力的有限元方法对施工和运行过程进行模拟计算,在运行期重点考虑夏季泄洪冷击和冬季寒潮对开裂的影响,根据计算结果对裂缝的成因进行分析。计算结果表明,不同时期的温度应力是产生裂缝的主要原因。提出了裂缝处理和预防的建议。     

混凝土拱坝运行期裂缝与永久保温

混凝土坝施工期裂缝问题目前已基本解决,但施工期未出现裂缝的拱坝,竣工后仍可能出现裂缝,这是目前尚未解决的问题。对运行期出现裂缝的原因进行分析,提出了运行期拱坝实际温度应力的计算方法。计算结果表明,非线性温差及寒潮是引起拱坝运行期裂缝的主要原因。表面永久保温是防止运行期出现裂缝的有效方法。     

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。     

建设高质量永不裂缝拱坝的可行性及实现策略

拱坝的真实应力状态是很复杂的，与设计计算的应力状态有相当的差别，差别太大就可能引起大坝事故甚至破坏，引起差别的原因包括：施工过程、施工期温度应力、运行期温度应力、库区水压力、渗透水、坝体接缝、地质构造、地基变形及材料预期力学热学特性与实际值的差别等。在做好地质勘探工作的前提下，通过全坝全过程仿真分析及基于有限元强度递减法的安全评估，可以充分揭露各种因素对拱坝应力、稳定及安全度的影响，避免重大事故的发生。在做好基础温差等常规温度控制的基础上，再对上下游坝面进行永久保温，有可能使拱坝永远不裂，从而提高坝的安全度和耐久性，延长坝的寿命，使拱坝建设达到新的更高的水平。     

碾压混凝土拱坝温度场仿真分析

依据碾压混凝土坝的材料特性，采用三维有限元浮动网格法对某碾压混凝土拱坝施工期至运行期温度场进行了全过程仿真分析。分析中考虑了混凝土的绝热温升随龄期的变化和分层浇筑、夏季停工及蓄水对坝体温度场的影响。计算成果给出了温度场分布及其随时间变化规律，为某碾压混凝土拱坝的设计和施工中采取相应的温控措施提供了参考。     

混凝土高拱坝施工期温控防裂仿真研究

混凝土高拱坝封拱和蓄水是一个持续时间较长的动态交替过程。浇筑方案对坝体施工期温度场和温度应力有着重要的影响。采用三维有限元法对小湾混凝土高拱坝22号坝段两种浇筑方案的施工期温度场及温度应力进行了全过程仿真分析，得到了高拱坝温度场及温度应力变化的一般规律．提出了减小二期冷却结束时温度应力的措施。仿真计算中考虑了坝体混凝土材料的热力学性能、浇筑过程、水管冷却、环境温度变化、封拱和蓄水过程。仿真结果对混凝土高拱坝的温控防裂设计有参考价值。     

小湾拱坝动,静力分析研究

小湾拱坝坝高２９２ｍ，坝址基本地震烈度８度．“八五”国家科技攻关项目结合小湾拱坝设计中的一部分关键技术问题进行研究，巳取得的高拱坝体形优化设计石拱坝非线性开裂计算方法、高拱坝抗震技术等方面的成果，具有广泛的推广应用前景．     

碾压混凝土拱坝三维弹塑性有限元分析

在建立碾压混凝土拱坝等效连续概化模型的基础上 ,采用压扁单元和等效连续概化模型相结合来模拟碾压混凝土坝体的方法 ,运用四参数、Mohr- Coulumb和 Drucker- Parger准则分别模拟坝体、层面和基岩 ,以及用分散式裂缝模型模拟坝体开裂状态。对沙牌碾压混凝土拱坝进行的三维弹塑性有限元分析表明 ,坝肩出现了非层面向的裂缝并危及帷幕灌浆体 ,不利于拱坝正常运行。     

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.     

拱坝破坏分析的自适应算法

本文着重研究拱坝裂纹扩展过程模拟中的有限元分析技术,提出一种高精度和高效率有限元计算的网格动态重新划分策略。在有限元前处理过程中,利用自适应单元把可能破坏的三维单元分为8个和它完全相似的体子单元,把面单元分为4个和它完全相似的面子单元,通过形函数有效地解决自适应剖分过程中的悬点问题,并给出相应的算法和形函数表达式。根据裂缝位置的精度要求,可再次利用自适应单元在细分后的单元基础上再次细分,直至达到工程要求的精度。在有限元计算过程中,通过动态调整荷载步长,使每一荷载步正好有一个单元破坏,从而追踪出拱坝在荷载作用下的破坏位置,实现破坏过程追踪的自适应。最后以某拱坝为例,对裂缝位置和裂缝扩展过程进行了描述。结果表明,本文自适应剖分后的单元规整,计算精度高,稳定性好,可应用于研究拱坝的坝踵应力以及破坏过程研究。     

万家口子高碾压混凝土拱坝温控防裂仿真分析

采用三维有限元法对万家口子高碾压混凝土拱坝的施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析，得到了高碾压混凝土拱坝温度场及温度应力变化的一般规律。仿真中考虑了坝体材料的热力学性能、环境温度变化、浇筑过程和封拱过程。仿真结果对高碾压混凝土拱坝的温控防裂设计有参考价值。     

小湾拱坝施工期裂缝成因的再探讨

小湾拱坝裂缝主要由过大的温降幅度和温度梯度引起,其中二冷降温幅度过大和高度方向温度梯度过大是主要因素,上下游温度梯度过大是次要因素。如果仅仅取消上中下游分区冷却,由于二冷降温幅度过大和冷却区太小的问题没有解决,裂缝仍然难以避免。如果按照笔者在2005年提出的二冷前进行大范围中期冷却、冷却区高度(0.30~0.40)L、采用固定水流向或者同时开始冷却不同停水时间实现上下游3℃封拱温度差的方式进行通水冷却,裂缝是可以避免的。