水下爆炸冲击下重力拱坝的破坏特性

为了了解重力拱坝在水下爆炸冲击荷载下的破坏模式,通过建立混凝土重力拱坝水下爆炸全耦合模型,考虑混凝土高应变率效应,对水下爆炸冲击下重力拱坝动态破坏过程进行了全性能数值仿真,针对重力拱坝的结构特性及受力特点,探讨了大坝在水下爆炸冲击荷载作用下的可能破坏模式及破坏机理。结果表明,重力拱坝抗爆薄弱部位主要位于坝体中上部,坝身下部抗爆性能较强;当炸药在拱冠梁处起爆时,表孔中墩及边墩发生冲切和震塌滑移破坏;当炸药在距右岸1/4拱圈处爆炸时,坝肩发生震塌破坏,影响坝肩抗滑稳定及坝体整体安全性。     

高拱坝与地基体系损伤破坏分析

为了更好地反映高拱坝与地基体系在不同状态下的破坏过程,需同时考虑坝体和地基的损伤破坏。基于损伤力学理论,采用反映岩体变形模量不均匀分布的Weibull数值模型,建立了拱坝-地基体系损伤破坏分析的数值模型,并以锦屏一级高拱坝为例,同时考虑坝体及地基损伤,分别模拟了拱坝-地基体系在静力超载和地震作用下的损伤破坏过程。结果表明,锦屏岩基在静力超载下具有较大的安全度,而在地震作用下由于坝体-地基的动态相互作用,其损伤对拱坝体系损伤破坏过程影响较为明显。     

高拱坝建基面相对损伤面积敏感性分析

基于损伤本构关系的非线性有限元能较为真实地模拟拱坝的实际工作性态,但用于高拱坝安全度评价时水压力和温度荷载、坝体混凝土的弹性模量和抗拉强度、地基岩石的弹性模量等均具有随机性。以某高拱坝为例,以温降荷载组合作为基本研究工况,根据地形地质条件和坝体体形及施工过程,建立高拱坝非线性有限元计算模型,通过正交试验法建立18种计算方案,得到不同方案下上下游面、建基面相对损伤面积,再运用无量纲化和多元线性回归分析的方法计算建基面相对损伤面积与各影响因素之间的关系。结果表明,建基面相对损伤面积与水荷载、温降荷载呈正相关,与地基岩石弹性模量、坝体混凝土弹性模量、坝体混凝土抗拉强度呈负相关。对建基面相对损伤面积的影响程度从大到小依次为水荷载、地基岩石弹性模量、坝体混凝土弹性模量、坝体混凝土抗拉强度、温降荷载。     

考虑混凝土损伤特性的拉西瓦拱坝破坏路径分析

针对高拱坝破坏路径分析的问题，当前数值模拟方法对坝体混凝土的拉压损伤特性仍考虑不足。为此，采用混凝土塑性损伤(CDP)本构模型，模拟分析了拉西瓦拱坝在静力超载、气温骤降及最大可信地震工况下的损伤破坏特性。结果表明，超载工况下坝体主要以坝踵、岸坡坝基处的混凝土拉伸破坏为主，并在形成损伤贯通区后失去承载力；气温骤降工况下坝体混凝土在表孔及1/4拱坝顶、拱端及坝踵区域可能产生拉伸损伤；地震工况下则主要以坝顶下游面表孔拱冠梁附近的拉伸破坏为主，逐渐形成水平带状破坏区域而失去承载力。研究结果明确了拉西瓦拱坝可能出现的损伤特性及破坏路径，为确定拉西瓦拱坝结构安全监测的关键部位提供了参考。     

近断层地震动作用下混凝土高拱坝损伤特性研究

我国西部地区已建或拟建一批混凝土高拱坝,其中许多位于结构复杂的地震断裂带,更易发生近场强震,可能引起高拱坝的严重损伤,因而有必要分析近断层地震动作用下高拱坝的损伤特性。考虑拱坝坝体的横缝及塑性损伤,建立某高拱坝的动力非线性有限元模型。从PEER强震数据库选取12条包括破裂前方脉冲、滑冲脉冲和无脉冲的近断层地震动作为输入波,分别从损伤破坏规律、耗能特点和坝顶中点位移响应等方面探讨其对混凝土高拱坝动力响应的规律。研究结果表明,破裂前方脉冲地震动作用下拱坝的损伤破坏、能量耗散及位移响应均最大,无脉冲地震动次之,滑冲脉冲最小;破裂前方脉冲和无脉冲地震动引起的坝体损伤和地震响应较大,应予以重视;滑冲脉冲作用下坝体的损伤破坏可忽略不计。     

构皮滩拱坝温度荷载反馈分析方法研究

在拱坝设计过程中,由于缺乏坝体实际温度监测资料,温度荷载采用统一公式确定,往往与坝体的实际状态存在一定偏差。以构皮滩拱坝运行过程中的温度监测数据为基础,对拱坝坝体的温度场进行反馈分析,确定实际温度荷载,并对比分析了设计时采用的温度荷载与实际温度荷载作用下的坝体应力分布规律。研究结果表明,反馈的温度荷载能较好地反映拱坝运行期间的实际状态,设计时采用的温度荷载与实际温度荷载作用下的坝体应力接近,设计阶段采用的温度荷载合理。     

基于ABAQUS的重力坝三维非线性静动力分析

以在建的大华桥碾压混凝土重力坝为例,采用ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性本构模型,模拟了大坝在静力荷载与地震荷载下的工作性态,对比分析了坝体材料的线性与非线性对大坝应力位移的影响及坝体在地震作用下可能出现的损伤破坏区及其规律.验证结果表明,坝体材料采用非线性比线性更能反映实际坝体应力分布与位移规律及坝体的损伤破坏区,为混凝土重力坝的震害研究提供了参考依据.     

某高拱坝施工期封拱蓄水高度研究

针对某高拱坝施工期提前蓄水问题,采用有限元分析方法,结合ANSYS分析软件建立三维有限元计算模型,通过等效应力法及抗滑稳定相关程序研究拱坝施工期封拱蓄水高度。结果表明,高拱坝在施工期最高蓄水位情况下封拱高度可控制在浇筑高度4/5以上,通过边浇筑边封拱的施工程序,对已浇筑坝体进行部分封拱,能改善静水荷载作用下的坝体应力,进而达到提前蓄水的要求。     

碾压混凝土拱坝诱导缝设置研究

鉴于制定合理的诱导缝分缝方案是改善碾压混凝土拱坝坝体应力、防止大坝开裂的重要措施,采用三维有限元技术,考虑施工期瞬态温度荷载作用,比较分析了桑郎碾压混凝土拱坝在不同分缝方案下的诱导缝开裂情况和坝体应力。结果表明,在靠近拱坝高拉应力区设置的诱导缝更易开裂,有效地起到释放坝体应力的作用;诱导缝的开裂对坝体不同部位的应力改善效果不同,诱导缝开裂后拱坝上下游表面高拉应力值降低明显,但远离诱导缝的坝内应力值降低较小,对碾压混凝土拱坝的诱导缝设置具有一定的参考作用。     

考虑冻融作用的混凝土拱坝结构可靠度分析

混凝土拱坝在长期运行过程中,坝体材料受冻融作用易产生劣化效应,影响其结构可靠性和服役寿命。但目前考虑材料劣化作用的拱坝安全性态分析研究较少,不利于拱坝工程长效安全运行。对此,基于实测数据建立了混凝土材料力学性能冻融劣化模型,分析温度荷载、水荷载及材料强度等因素的不确定性,结合某混凝土拱坝实际工程,基于有限元等效应力法与一种改进收敛准则的响应面法,研究了冻融作用下拱坝结构可靠度时变过程。结果表明,随着劣化程度加深,受坝体材料"变软"影响,拱坝结构可靠度初期略微提升,后由于材料强度降低可靠度迅速降低,最终趋于平稳。多年运行后混凝土拱坝结构相对脆弱,日常运行中对两岸拱端等薄弱部位应加强监测与维护。     

毛坦砌石拱坝应力和变形分析

根据黄山市毛坦水电站工程实际情况,采用有限元法和ANSYS软件建立了该砌石拱坝的三维有限元分析模型,研究了砌石拱坝温度场的模拟方法,并根据规范计算分析了坝体在多种荷载组合下应力和变形特性.计算结果表明,坝体应力和变形符合有限元法计算的一般规律,其强度满足要求.     

天花板碾压混凝土双曲拱坝运行期温度场及温度应力分析

温度控制是拱坝设计、施工与运行过程中均需重点考虑的因素。以天花板碾压混凝土双曲拱坝为例,分析坝体的实测温度变化规律、实际冬夏两季典型温度场、全年准稳定温度场和封拱温度场,并与设计温度荷载对比,计算和分析温度荷载差异对坝体应力的影响。研究成果可用于指导工程实践并为同类工程提供参考。     

基于弹性有限元的高拱坝安全度敏感性分析

以溪洛渡高拱坝为例,针对弹性有限元评价高拱坝安全度存在的问题,以基本荷载组合作为基本研究工况,考虑整体自重、分缝自重及施工浇筑过程自重三种自重荷载作用方式,研究可能的水荷载与温度荷载变化、地质条件变化及大坝材料的抗力变化,分析变化量对大坝安全度的敏感性。计算结果表明,对温降工况,影响建基面相对受拉面积的因素从大到小依次为水荷载、混凝土弹模、地基弹模、自重作用方式、温度荷载。     

青龙RCC拱坝封拱温度对拉应力的影响

青龙RCC拱坝在施工过程中多次调整封拱温度,针对不同的封拱温度方案,利用ANSYS有限元软件计算了温降工况下坝体的应力,并编写APDL程序导出了各方案下上、下游面两拱端及拱冠的等效应力,分析了拉应力的分布规律。结果表明,不同封拱温度方案下青龙拱坝坝体拉应力分布差距较大,当局部高程坝体的实际封拱温度高于设计值时,坝体的拉应力分布范围较设计工况有所扩大,应力值增大;在高温季节施工时,若不采取温控措施,坝体会产生过高的拉应力而影响安全。     

高拱坝流固耦合动力特性研究

高拱坝的动力特性分析是高坝抗震设计的重要内容。结合拉西瓦拱坝,考虑流固耦合作用及粘弹性边界影响,建立拱坝—地基—库水三维有限元模型,以研究库水对拱坝结构振动频率和振型的影响,借助反应谱理论对拱坝进行反应谱计算与分析。结果表明,坝体位移以顺河向为主,位移最大处出现在坝顶;坝体应力主要为拉应力,应力最大处出现在坝顶附近,计算结果与事实情况相符,符合拱坝震动的一般规律;在设计反应谱的振动作用下,该拱坝未出现大范围的破坏,满足《水工建筑物抗震设计规范》要求。     

高拱坝边坡开挖面质量快速评定与实践

以我国西部某高拱坝边坡开挖面为例,利用三维激光扫描技术快速、全面地获取开挖面点云数据信息,制定合理的数据采集流程,对所采集的开挖面空间数据信息进行处理并建立数据库。在施工现场直接利用点云数据对边坡开挖质量进行实时评价,实现了高拱坝边坡开挖质量快速评价的目标,对加快施工进度和保障施工质量具有重要的工程意义。