浅论拱坝坝肩抗震稳定

本文从拱坝震害,分析了拱坝抗震的特点、薄弱部位和坝肩动力失稳的过程,指出了拱坝坝肩抗震稳定分析与边坡稳定分析的不同之处,探讨了失稳安全系数的定义和意义,最后,回顾了基于现行抗震规范要求的刚体极限平衡方法并指出了其局限性,以及“九五”攻关期间所采取的改进措施,提出了更切近实际,能反应拱坝抗震稳定诸特点,从概念和方法上都有别于传统的刚体极根平衡法的新的拱坝坝肩抗震稳定分析方法,以及与之相配套的以坝体为主体的坝肩岩体稳定的工程安全准则。     

高拱坝坝肩稳定三维地质力学模型破坏试验研究

拱坝作为一种安全性及经济性均较优的坝型,在世界各地都得到了广泛的采用.然而拱坝对地形地质条件的要求较其它任何坝型都高,坝肩的稳定与否,将直接关系到工程的正常运行和安全性.所以拱坝坝肩稳定是拱坝设计中需要重点关注的问题.锦屏一级水电站坝址具备修建高拱坝的优越地形条件,但地质构造较复杂,坝肩抗力体内部存在断层、层间挤压带、煌斑岩脉X及深部裂缝等不良地质构造,直接影响到拱坝坝肩的整体稳定安全性,需要开展坝肩稳定深入研究.本文采用强度储备与超载相结合的三维地质力学模型综合法试验对锦屏一级拱坝坝肩的地形、地质条件进行模拟,研究拱坝坝肩的稳定性.通过破坏试验得出了坝体与坝肩变形及分布特征、坝肩破坏形态和破坏机理,确定了坝肩综合试验法稳定安全度,并针对坝肩薄弱环节提出了加固处理措施建议.     

高拱坝-坝肩结构的抗震稳定与加固

将变形加固理论拓展到非线性有限元时程分析中,建立高拱坝-坝肩结构抗震稳定评价与加固设计体系:结构动力塑性余能定义为欧氏应力空间协调动平衡应力场与协调稳定应力场距离的平方.以此作为结构整体抗震稳定评价指标,确定结构动力破坏程度较大的若干时刻.这些时刻不平衡力分布则表征了结构动力破坏的主导形态与程度.根据最小塑性余能原理,不平衡力就是维持结构稳定所需最优加固力的反力,据此更有针对性地指导抗震加固设计.对马吉高拱坝-坝肩结构进行抗震稳定与加固分析,结果表明拱坝上部坝肩是其抗震薄弱部位,并给出其最优加固力分布.该应用表明,基于变形加固理论的结构抗震稳定评价与加固设计体系对大型实际工程具有实用性.     

拱坝-坝肩整体动力稳定分析方法研究

三维变形体离散元是模拟不连续介质力学行为的有效数值分析方法，在拱坝-坝肩整体耦合系统静、动力力抗滑稳定分析方面有突出的优点。本文利用三维变形体离散元（3DEC）考虑坝体与坝肩的相互作用，采用坝肩滑裂体动态安全系数时程、坝体应力、坝肩推力、坝肩滑裂体位移曲线联合对拱坝．坝肩系统的稳定进行安全评估。算例分析结果表明：某拱坝-坝肩系统在峰值强度为0．321g的三向地震荷载作用下，该拱坝坝肩最危险滑裂体最小瞬时抗滑稳定安全系数为2．14，同时拱坝坝体压应力没有超过容许应力，坝肩滑裂体顺河向位移收敛，因而拱坝．坝肩整体系统满足抗滑稳定安全要求。     

基于ANSYS的拱坝等效应力研究

本文基于大型有限元计算软件ANSYS结合工程实例进行了拱坝的三维有限元分析,利用其二次开发语言APDL编制了拱坝等效应力的计算程序,并将计算结果与拱梁分载法的计算结果进行了对比,验证了其实用性。     

高拱坝整体稳定地质力学模型试验研究

在保证大坝稳定设计时,除了数值模拟方法外,对高坝还应当进行地质力学模型试验。本文叙述了地质力学模型试验的工程意义,列举了多个地质力学模型试验实例,并对试验方法及安全系数做了分析。     

关于拱坝接缝灌浆时间的探讨

目前水工建筑物灌浆施工规范规定，接缝灌浆时灌区两侧混凝土龄期应多于6个月，这一规定往往给拱坝施工带来相当的困难。本文从坝体和接缝浆体的强度和坝体温度控制等方面进行较深入的分析后，认为这一规定过于保守，如果中间坝块适当超冷、两岸基础坝块适当提高灌浆时混凝土温度，则有可能把接缝灌浆时两旁混凝土龄期从6个月减少到1-2个月，从而使拱坝提前蓄水4—5个月。     

溪洛渡拱坝动力分析

本文通过线弹性动力有限元方法分析溪洛渡拱坝的自振频率和振型 ,比较了不同水位、不同地基模型对拱坝一地基系统自振频率的影响 ,采用反应历程法计算拱坝在不同水位和不同地震输入条件下的地震响应 ,并对计算结果进行了评价和讨论。     

K(o)lnbrein拱坝坝踵开裂探讨及极限承载力分析

作为采用工程类比分析法评价小湾拱坝稳定性的一部分,本文在ABAQUS非线性有限元平台下,采用精细的三维有限元模型模拟了K(o)lnbrein拱坝运行期随着库水涨落的变形状态,模拟计算得到的坝顶位移时程与实测位移非常接近,坝踵屈服区与拱坝的实际开裂形态也比较类似,说明本文建立的K(o)lnbrein模型基本合理.然后对K(o)lnbrein原拱坝和加固后拱坝进行了超载分析,研究其极限承载力,同时引入四个安全系数评价拱坝四级极限状态.分析结果表明:K(o)lnbrein拱坝坝后支撑体加固对于减小正常工作状态下坝踵屈服区的效果显著,帷幕正常工作安全系数由加固前的0.90提高到1.20,保证了拱坝的正常运行.但是,加固措施对于拱坝的极限承载力提高有限.     

自适应有限元在拱坝破坏追踪中的应用

本文利用叉树理论对拱坝进行自适应剖分,通过形函数有效地解决了自适应算法中的悬点问题,并给出相应的算法,利用误差估计理论对细分后的网格进行误差估计。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,对于研究拱坝的坝踵应力以及破坏的过程具有很强的理论和实用价值。     

垫脚加锚-高拱坝加固增稳的高效方法

本文首先介绍一种加固高拱坝的高效方法—垫脚加锚法 ,并阐述预应力锚索的锚固机理 ,然后对李家峡拱坝的垫脚加锚布置作了介绍。李家峡拱坝垫脚加锚前后的地质力学模型试验成果和整体三维非线性有限元分析成果表明垫脚加锚确有很好的加固增稳效果     

外掺MgO混凝土不分横缝快速筑拱坝仿真分析

外掺MgO混凝土不分横缝快速筑拱坝是一项新的筑坝技术，广东省阳春市长沙拱坝是国内、外全面采用该项技术建成的第一座拱坝。本文采用了一种新的考虑温度历程效应的MgO微膨胀混凝土仿真分析模型，根据实际观测资料对长沙坝进行了有限元仿真分析，并对坝体运行过程中出现的裂缝成因进行了初步研究，同时研究了掺入MgO以后混凝土自生体积膨胀对拱坝应力状态的改善效果。仿真结果表明，外掺MgO混凝土可以补偿坝体温度拉应力，对这一类中小型拱坝不分横缝，简化温控措施，通仓连续快速浇筑施工，缩短工期。     

超强地震作用下高拱坝损伤开裂行为研究

本文综合应用塑性-损伤耦合模型和接触边界方法,模拟拱坝坝体开裂与横缝开合行为,然后基于有限元仿真方法,分析某高拱坝的强震开裂行为。通过不同温度荷载工况的比较分析,研究温度荷载对拱坝非线性动力响应的影响。计算结果显示：在强震作用下,拱坝下游坝面损伤开裂出现在坝体中上部,而上游坝面损伤集中于坝基交界面附近,同时裂缝张开位移幅值较大,扩展深度较深,严重威胁拱坝整体安全。计算结果还表明：施加不同的温度荷载,拱坝的静力变形不同,导致强震作用下拱坝的横缝张开位移、坝体开裂区域、裂缝张开位移等动力响应存在显著差异。     

特高拱坝横缝开度问题研究

本文借溪洛渡拱坝为例,探讨特高拱坝横缝开度控制的有效方法与措施。利用横缝开合模拟技术,真实模拟大坝横缝在施工过程中横缝的开合叠代过程,在反馈分析其横缝开度的基础上,对未来横缝的开度进行了预测预报,针对大坝横缝开度偏小的特点,提出了有效增大横缝开度,增强可灌性的措施与方案,为保障拱坝横缝灌浆效果、保证大坝整体安全提供重要保障。     

高拱坝整体稳定地质力学模型综合法试验与数值分析

大岗山拱坝地质构造复杂,影响拱坝整体稳定的岩脉、断层、节理裂隙众多,针对工程地质特点,采用整体地质力学模型综合法试验与三维非线性有限元相结合的方法进行研究,对坝址区地形、地质条件,包括岩体、岩脉、断层、节理裂隙等主要地质缺陷的特征进行物理和数学模拟,分析坝体及基础变形特征,探讨坝肩、坝基失稳的破坏过程和破坏形态,得出拱坝及坝基综合稳定安全度为5.0 ～5.6(试验值)、5.6 ～6.0(计算值),以此评价工程的安全性,提出加固处理建议.     

强震作用下高拱坝损伤开裂研究

本文基于混凝土的力学特性,建立能够反映混凝土动态情况的多轴损伤开裂模型。以等效三维一致粘弹性边界反映远域地基辐射阻尼效应,采用Mohr-Coulomb材料模型模拟坝基裂隙岩体在地震作用下的力学行为,运用非线性地震波动分析方法研究国内某拱坝在强震作用下的损伤开裂过程。通过对大坝的损伤程度以及坝体上、下游面的最大拉应力进行分析,给出大坝的抗震薄弱部位,并对其抗震安全性进行了评价。研究揭示拱坝动力损伤灾变机理,为高拱坝抗震安全评价提供一种分析途径。     

小湾高拱坝上游坝踵人工短缝设置效果的深入分析

在已有研究成果的基础上,对小湾高拱坝坝踵附近人工短缝的设置效果进行全面、深入分析。采用无厚度的接触单元模拟人工短缝的工作性态,坝体混凝土本构模型采用单轴等效拉伸软化模型,分别采用整体模型和子模型对不同人工短缝设置高程、不同的缝内水压力进行了比较分析。从运行期的整体仿真计算结果来看,小湾拱坝设上游人工短缝后,坝踵应力可以得到较大的改善,且对坝体的整体性影响较小。为了更加合理地评价高拱坝人工短缝设置的效果,建议同时考虑施工期和运行期的荷载进行综合分析计算,为小湾拱坝人工短缝的设计提供科学依据。     

基于虚拟裂缝模型的带横缝高拱坝的抗震性能研究

针对国内某高拱坝,基于Hillerborg断裂力学理论的混凝土本构模型,采用constraint-function的接触算法,考虑大坝的横缝和诱导缝,建立三维坝体-地基动力相互作用分析模型。选取不同地震波,对模型进行非线性动力时程分析,研究地震过程中混凝土坝体拉-压交替的受力规律以及动力损伤的开裂过程,分析横缝和诱导缝在地震中开合往复的工作性态。研究方法和研究成果对评价高拱坝的抗震性能提供一种有效的方法。     

基于改进HHT的高拱坝模态参数识别方法研究

水工结构出现损伤会使结构特定部分的质量或刚度发生损失,进而改变结构动力特性,这些都将在结构的模态信息中有所反映,因此如何精确地获取结构的模态信息是水工结构运行状态监测的重要前提。本文针对原型动力试验激励难的问题,结合水工结构环境激励荷载的特点,研究基于改进HHT（Hilbert-Huang Transform）的高拱坝模态参数方法。针对密频结构响应信号EMD分解过程中出现的模态混叠现象,提出了带通滤波和伪信号处理技术相结合的方法,对泄洪振动信号的EMD过程进行控制,得到结构的各阶模态分量,然后应用随机减量法提取出各阶模态分量的自由衰减信息,最后对自由衰减信息进行Hilbert变换和最小二乘拟合,得到拱坝的模态参数。