碾压混凝土拱坝诱导缝的断裂力学分析

用断裂力学方法从局部分析了碾压混凝土拱坝诱导缝的设置问题，以含典型诱导缝的坝段为对象，讨论了缝长与缝间距对诱导缝作用的影响，并提出了两种新型诱导缝方案，即诱导缝斜向布置方案和尖头诱导板方案。     

碾压混凝土坝诱导缝设置及拱坝诱导缝等效强度

综述了国内外部分已建碾压混凝土拱坝和重力坝设置诱导缝的实例，以及在拱坝和重力坝中设置诱导缝的差异。介绍了我国碾压混凝土拱坝诱导缝的模型试验概况、诱导缝等效强度理论研究和数值计算的现状。     

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。     

碾压混凝土拱坝诱导缝开裂试验研究

通过多组由深埋椭圆裂缝、深埋矩形裂缝和穿透裂缝3种型式形成不同削弱度的碾压混凝土试件轴拉试验，研究了试件的应力强度因子，分析了不同裂缝的应力强度因子计算公式。由于试件的断裂韧度与裂缝形式无关，假设深埋矩形预留缝试件的应力强度因子可以由深埋椭圆预留缝或穿透预留缝试件的应力强度因子通过修正求得，建立了矩形预留缝试件应力强度因子的近似解析表达式。考虑了尺寸效应后，求得碾压混凝土材料的断裂韧度。根据碾压混凝土拱坝诱导缝的构造特点，并考虑了相邻缝的影响计算出诱导缝开裂的等效强度。这一结果应用于沙牌碾压混凝土拱坝开裂计算的三维非线性应力场仿真计算中。     

高碾压混凝土拱坝横缝开度对拱坝安全的影响

考虑混凝土材料非线性和横缝接触非线性，对沙牌拱坝进行结构分析，研究横缝下游宽度变化对拱坝工作性态的影响。计算结果表明，横缝下游宽度达到2mm以上，坝体应力恶化，将会危害到拱坝的安全。     

碾压混凝土拱坝单向间隔诱导缝等效强度研究

通过对混凝土试件断裂韧度的分析,得到了碾压混凝土断裂韧度的尺寸效应规律,将该规律运用到单向间隔诱导缝等效强度计算公式中,得到与缝长有关的强度计算公式,并得出相同面积折减率下单向间隔诱导缝等效强度随缝长的增加而减小的结论。由诱导缝断面强度剩余率曲线又得到诱导缝断面强度剩余率随缝长的增加而减小,随强度等级降低而增大的结论。据此提出了碾压混凝土拱坝中诱导缝应选择相对较长的尺寸,坝体选用的混凝土强度等级在对坝体温度应力影响较小的情况下应适当提高的建议。     

碾压混凝土拱坝成缝新技术

沙牌碾压混凝土拱坝成缝技术以诱导缝、横缝组合为重点，在国内外成缝经验的基础上，深化分缝结构及接缝灌浆系统，提出了适应于碾压混凝土拱坝特点的预制混凝土重力式模板成缝和接缝重复灌浆新技术，并成功应用于施工。在碾压混凝土拱坝分缝上也有所创新和突破，为100m以上高碾压混凝土拱坝的设计积累了重要经验。     

碾压混凝土拱坝双向相邻诱导缝断裂试验分析

针对碾压砼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砼试件轴拉试验,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,并对沙牌碾压砼拱坝的诱导缝双向相邻布置结构的相对等效强度进行了计算分析,计算结果充分地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。     

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。     

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。     

高RCC拱坝结构可靠度分析与破坏试验研究

结合“九五”国家科技攻关课题，采用坝体结构可靠度数值计算与坝体破坏模型试验相结合的方法，分析了沙牌高碾压混凝土拱坝设缝后诱导缝及坝体开裂失效的可能性，以及大坝结构的安全性和可能的破坏机制等工程关键技术问题，为工程设计和施工提供了参考依据。     

云龙河碾压混凝土拱坝结构分缝研究

考虑碾压混凝土拱坝的施工特点,浇筑气温变化影响,施工渡汛及横缝灌浆要求,水库蓄水过程以及混凝土的热力学特性变化等因素,采用三维有限元法计算坝体温度场及应力场过程,结合云龙河工程实际,通过对比分析不同分缝方案下的坝体应力场计算结果,推荐了一种分缝方案.     

高碾压混凝土拱坝结构分缝及材料特性研究

高碾压混凝土拱坝结构分缝及材料特性研究是国家“九五”重点科技攻关计划的专题。依托目前世界上在建的最高的沙版碾压混凝土拱坝工程,研究解决坝体温度应力大,如何优化坝体结构分裂方案和提高筑坝材料的抗裂能力等问题。通过对诱导缝设置理论和方法的研究,全过程仿真温度计算分析,坝体开裂的机制和破坏形态探讨,重复灌浆技术和预埋冷却水管的温控措施研究,以及混凝土材料和配合比的优选等系统的攻关,为优质高速建成沙牌高碾压混凝土拱坝创造了条件,为推广应用于其他工程,形成100m以上高碾压混凝土拱坝的成套建设技术,保持我国碾压混凝土筑坝技术在世界上的领先地位作出了贡献。     

碾压混凝土拱坝的铰结拱研究

本文介绍的碾压混凝土铰结拱式拱坝是在拱坝低温区中缝上设置混凝土塞，可以在水压作用下传递拱作用力而不明显增加坝体的应力，且能松弛拱坝运行期坝体混凝土温降引起的拉应力，可不必等待横缝灌浆即可蓄水，从而提前发挥工程效益.“铰结拱”已成功用于高百米以上、软基、高寒的某碾压混凝土拱坝，2000年10月水库已成功蓄水.     

碾压混凝土高拱坝设计新方法

控制拱坝的裂缝是拱坝设计中必须认真解决的问题，而消除施工期水化热温升的不利影响，是碾压混凝土高拱坝设计中的关键。为此，结合沙牌碾压混凝土拱坝的设计研究及应用经验，提出了预制混凝土重力式模板成缝技术和碾压混凝土预埋高聚乙烯冷却水管降温技术为基础的碾压混凝土高拱坝设计新方法。这种方法适合碾压混凝土高拱坝特点，较好地解决了碾压混凝土高拱坝设计的关键问题，其设计思想明确，能使碾压混凝土高拱坝设计规范化、标准化。     

碾压混凝土拱坝设人工短缝的应力释放及止裂作用

大仓面碾压混凝土拱坝横缝少，整体性好，仓面准备工作量少，浇注工艺简化，施工速度快，省水泥和温控措施，但施工期内外温差约束强，运行期均匀温降及温差应力大。拱结构研究表明：在上游坝肩拉力区设人工折缝，将折缝缝端置于低应力区，下游面拱冠设径向短缝，可以大大减少或消除温度和水压引起的拉力；从近缝两侧有限元节点位移差直接求得缝端应力强度因子，和缝端止裂措施组合韧性比较，可以保证人工构造缝的稳定。该设计已用于碾压混凝土工程，实测表明在超高水位下运行时人工短缝张开小于1mm，止裂措施后实测应变小于37个微应变，止裂效果好，人工缝保持稳定。     

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。