新疆某高拱坝温度应力计算与温度控制关键技术研究

拱坝一般比较单薄,温度应力对拱坝安全的影响非常显著,在严寒地区温度应力会更加突出。以新疆某高拱坝的拱冠坝段为例,旨在遴选不同月份施工时大坝混凝土的温控措施及温度控制指标,达到大坝混凝土施工期防裂的目的。     

碾压混凝土拱坝应力变形有限元分析研究

拱坝的应力变形一直是业内研究的关键问题,对大坝的安全稳定性意义重大。文章对某碾压混凝土拱坝建立三维数值模型,有限元计算拱坝在运行期的主拉、压应力分布和坝体各项位移变化,分析得出该拱坝应力变形后产生的最不利位置,计算成果可为该拱坝在施工期和运行期安全监测提供一定的参考基础。     

特高拱坝施工期数字监控方法、系统与工程应用

依据混凝土坝数字监控的理论,从主要目的、基本内容和工作模式3个方面论述了特高拱坝施工期数字监控方法,介绍了特高拱坝施工期数字监控系统,提出了利用该系统开展特高拱坝施工期数字监控的工程应用模式.特高拱坝施工期数字监控系统的工程应用表明,运用该系统可以实时开展大坝工作性态评估,降低事故风险,同时可以为施工期动态设计提供决策支持.     

特高拱坝施工期数字监控方法、系统 与工程应用

依据混凝土坝数字监控的理论,从主要目的、基本内容和工作模式3个方面论述了特高拱坝 施工期数字监控方法,介绍了特高拱坝施工期数字监控系统,提出了利用该系统开展特高拱坝施工期 数字监控的工程应用模式。特高拱坝施工期数字监控系统的工程应用表明,运用该系统可以实时开展 大坝工作性态评估,降低事故风险,同时可以为施工期动态设计提供决策支持。     

溪洛渡拱坝基础置换块浇筑方式研究

拱坝的基础置换处理加固对高拱坝应力的影响和作用非常敏感,在施工期内,高拱坝的整体结构是随大坝不断浇筑增高、封拱和蓄水而逐渐形成的,坝体结构形式在施工过程中承受的自重荷载与温度荷载也不断变化。采用三维有限元软件对溪洛渡拱坝施工期进行了全过程仿真分析,比较了基础置换混凝土的两种浇筑方案对拱坝整个施工期的温度场及温度应力的影响,得到了整个施工过程中拱坝温度场及温度应力变化的一般规律,为控制混凝土拱坝的温度应力和进一步研究拱坝施工期的力学性质提供了理论依据。     

基于原型观测的三河口碾压混凝土拱坝温控效果评价

减小温度应力是大体积混凝土质量控制的重点。近年来,碾压混凝土因其水泥用量少、水化热低、施工速度快等特点,广泛用于水工大坝。本文基于施工期大坝温度原型观测资料,从坝基温度、表面温度、混凝土最高温度及通水冷却降温速率等方面对三河口拱坝温控效果进行评价,为同类型碾压混凝土拱坝温控措施的优化提供参考。     

盖下坝水电站施工期温度应力及损伤仿真分析

结合盖下坝水电站工程实际情况,采用ANSYS软件及其二次开发技术,对该混凝土拱坝施工期的温度场和应力场进行全过程的三维仿真计算,得出施工期最高温度和最大温度应力.同时,利用损伤有限元程序对该大坝进行了损伤仿真计算,得出施工期重要时刻的损伤场.仿真结果表明,在合理的温控措施下,大坝施工期温度应力远小于设计容许值,损伤值也较小,施工期不会出现宏观裂缝.     

河湾电站MgO混凝土拱坝温度应力仿真分析

利用外掺MgO混凝土的膨胀特性,可以有效补偿拱坝施工期温度应力,可以取消或减少施工中的分缝,在加快筑坝速度的同时确保大坝不出现裂缝。通过对河湾水电站外掺MgO混凝土拱坝温度应力进行SAPTIS仿真分析,结果表明:分缝措施可以大大改善坝体应力状况。625 m高程以下拉应力大于大坝允许拉应力,坝体极有可能开裂,不满足设计要求。仿真结果为混凝土拱坝温控措施的优化设计提供了重要参考数据,确保了大坝施工建设安全可靠的进行。     

100 m级薄碾压混凝土双曲拱坝施工期的温度应力分析

碾压混凝土拱坝采取整体碾压的施工方式,温度荷载是主要的设计荷载之一。作者通过三维有限元仿真分析,揭示了100m级薄碾压混凝土双曲拱坝施工期温度及温度应力变化特征,可供大坝温控设计参考。     

大坝实测性态分析若干成果的讨论

本文根据笔者近年来对里石门、恒山、南溪(双曲拱坝),陈村(重力拱坝),参窝、新安江、丹江口(重力坝),拓溪(大头坝)等工程观测资料的分析,结合国内外专家的研究成果,就大坝实测位移、应力的变化规律以及若干反馈成果进行讨论。同时,提出了诸如负温时混凝土线膨胀系数剧增;坝体最危险应力发生在施工期;温度是形成坝体应力的主要因素;计算应力与实测应力比较时必须修正等令人感兴趣的问题。     

特高拱坝体形适应性分析研究

以西北地区某240 m特高拱坝为例,采用拱梁分载法,选择对拱坝体形设计影响较大且具有一定不确定性的参数,即地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数等进行敏感性分析,研究拱坝体形设计的合理性和适应性。经体形优化设计调整,对得到的拱坝体形进行关键参数的敏感性分析计算。由计算成果可知,当地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数在一定范围内浮动时,坝体应力、位移均满足设计要求,说明拱坝体形适应性较好。此研究方法将影响拱坝设计的不确定因素提前考虑,既可以减轻后续设计阶段体形优化调整的工作量,又可以保证拱坝建成后保持良好的工作状态,对类似工程设计具有重要的参考意义。     

锦屏一级水电站煌斑岩脉水泥化学复合灌浆试验研究

 锦屏一级水电站大坝为混凝土拱坝,最大坝高305 m,为目前世界最高拱坝。坝区基础岩体中存在大量煌斑岩脉,对建筑物的稳定性、基础应力传递等极为不利,必须进行稳妥可靠的处理。因仅靠单纯的高压水泥灌浆无法使岩体的变形模量、抗压、抗拉、抗剪强度以及泊松比等物理力学指标达到设计要求,应有针对性地采用化学灌浆方法对煌斑岩脉进行加固处理。为此,采用了高渗透性的YDS环氧材料对风化后的煌斑岩脉进行纯压式灌浆试验,试验结果表明：通过YDS改性环氧浆液的“浸透”“浸渗”加固处理,风化的煌斑岩脉力学性能大幅提高,基本能满足设计的力学指标要求。     

隔河岩大坝混凝土弹性模量反演分析

本文基于隔河岩工程原型位移监测资料,对大坝混凝土弹性模量进行反演,首先对原型位移监测资料采用逐步回归得出大坝位移统计模型,并分离出水压位移分量,再利用有限元结构分析软件ANSYS获得理论水压分量,通过反演从而求出大坝混凝土的平均弹性模量.结果表明,此法获得的弹性模量接近真实情况,为评价大坝安全性态提供了可靠的依据.     

锦屏一级特高拱坝工作性态仿真与反演分析

锦屏一级拱坝坝高305 m,运用有限元仿真分析方法模拟了锦屏一级特高拱坝自第一仓混凝土浇筑至蓄水运行全过程,基于监测资料对后期发热温升、坝体与基础弹性模量等主要热力学参数进行了反演分析,并对下一阶段蓄水的工作性态进行了预测。计算结果表明,锦屏一级拱坝后期发热温升约为5~6℃,短期蓄水过程中混凝土和地基弹性模量约为设计初始值的1.65倍左右。在水位上升至1 880 m时,径向最大变形出现在1 730.0 m高程的PL13-4监测点。预测值与监测值吻合较好,证明仿真分析成果能基本反映大坝实际工作性态,分析结果也为其他特高拱坝的设计提供了参考。     

锦屏一级拱坝黏弹性工作性态反演分析

针对锦屏一级拱坝历年1 880 m高水位稳定期坝体向下游侧位移持续增大的异常变形性态,基于现场位移监测数据和坝体混凝土徐变试验数据,对该拱坝当前运行性态进行了反演分析。结果表明:坝体目前处于黏弹性工作状态,监测发现的短期趋势性变形是由水压荷载作用下黏弹性滞后变形效应和年周期环境温降效应所共同引起。混凝土黏弹性力学参数之间具有较好的线性关系,基于弹性水压分量反演得到的坝体混凝土弹性模量实际是瞬时弹性模量与延迟弹性模量的等效值,对于锦屏一级拱坝,该反演值为35.5 GPa,与前期反演值和试验值较为接近;而基于黏弹性水压分量反演得到的广义Kelvin模型中瞬时弹性模量、2延迟弹性模量和2黏滞系数分别为47.3 GPa、189.4 GPa、132.3 GPa、383.8 GPa·d和20 574.6 GPa·d。建议今后对锦屏一级拱坝建立变形监控模型时,应在HST模型中引入黏弹性滞后水压分量。     

鲁地拉水电站坝基有盖重固结灌浆试验研究

金沙江鲁地拉电站坝基基岩主要为变质砂岩,坝址区断层、裂隙发育,且透水率大,考虑到建基面表层基岩卸荷松弛或受坝基开挖爆破影响裂隙面张开等不利因素,需对坝基进行固结灌浆,以提高坝基岩体的完整性。为掌握坝基岩体破碎带固结灌浆施工技术参数、施工工艺、灌浆质量及坝基灌浆的可靠性,根据设计要求,需进行有盖重灌浆试验。结果表明,有盖重灌浆能明显提高坝基岩体的整体性和均匀性,且可灌性好。岩体波速、弹性模量、变形模量的提高幅度均较大,满足设计要求。     

龙洞槽砌石拱坝加固方案三维有限元分析

针对龙洞槽砌石拱坝除险加固工程,基于三维有限元法,对比分析了坝体上游侧、下游侧培厚加固方案在基本荷载组合与特殊荷载组合作用下的应力和位移,包括三种典型的粘结工况及配筋工况,并确定合适的加固方案与工程措施。结果表明:基本荷载组合是上游测、下游侧加固方案的控制荷载组合,需在冬季对拱坝采取适当的保温措施,以减少温度降低对拱坝坝体应力变形的影响;两种加固方案均满足规范应力要求,但是上游加固方案在加固效果、施工便捷等方面更具优越性;新老坝体粘结效果对拱坝应力位移具有较大影响;在坝体中上部布设径向配筋,有助于减弱新老坝体粘结强度不足对坝体应力应变的影响。     

厅子塘水电站砌石拱坝结构三维有限元分析

根据浆砌石坝设计规范和混凝土拱坝设计规范,结合云南厅子塘水电站细石混凝土砌石双曲拱坝工程特点,采用三维有限元方法,对拱坝体在多种荷载组合的工况条件下的坝体应力和变形进行了研究。研究结果表明,砌石双曲拱坝坝体的应力及变形均符合有限元计算一般规律,坝体最大位移在允许范围内,坝体上游面应力偏大,但在进行有限元等效应力核算后,计算研究结果在规范允许范围内。     

基于改进鲸鱼优化算法的重力坝变形参数反演

针对利用位移实测资料对大坝坝体和基岩的变形力学参数进行优化反演时存在效率低、精度差等问题,通过对鲸鱼优化算法进行并行化改进,并引入权重因子,结合有限元计算,提出一种基于改进鲸鱼优化算法的力学参数反演方法。利用该方法对某混凝土重力坝坝体和基岩弹性模量进行反演,并与粒子群算法的反演结果进行比较。结果表明:在相同迭代次数的情况下,改进的鲸鱼优化算法比粒子群算法耗时更少,且反演得到的坝体、基岩力学参数比粒子群算法得到的更为准确。表明利用多核处理器对该方法进行并行计算,可大幅度缩短计算时间。基于改进鲸鱼优化算法的力学参数反演方法具有搜索能力强、收敛速度快和精度高等特点,合理可行,可推广应用于混凝土拱坝等其他坝型的力学参数反演。     

苏阿皮蒂水利枢纽泄洪底孔坝段应力变形分析

利用三维有限元方法,对苏阿皮蒂水利枢纽泄洪底孔坝段在竣工期和运行期进行了四种工况的数值模拟分析,得到了坝体结构的应力变形情况。由计算结果可知,竣工期在自重荷载作用下,整个坝体往上游方向发生位移,位移自下而上逐渐增大;运行期受上游水压力和地震惯性力作用,整个坝体往下游方向发生位移,位移自下而上逐渐增大;四种工况下,坝体位移分布连续,最大位移均较小,变形满足要求;竣工期和运行期的坝体结构、坝踵、坝趾应力均满足重力坝设计规范要求。