高拱坝坝踵应力实测与弹性计算结果差异原因分析

坝踵应力是关系到混凝土坝是否开裂和安全的一个重要指标,不管是用结构力学法还是有限元法都能计算出坝踵有一定的拉应力,但实际监测中却很少出现。本文从定性和定量两个方面分析造成计算结果和实测结果差异的原因,以小湾特高拱坝为例分析影响计算精度的各项主要因素,在此基础上提出坝踵真实应力的仿真分析方法。结果显示,计算和实测应力差异原因主要在于以下3个方面：（1）坝踵位置的定义不同;（2）目前监测仪器和方法有局限性;（3）计算过程中的不当简化,如自重和水压的施加方式、坝体温度荷载的考虑、库水温度分布以及库盆水压的影响等。改进后的仿真分析结果与监测结果吻合良好,说明该方法能够给出合理的坝踵应力变化规律和比较精确的应力范围。最后,给出了坝踵应力监测仪器和方法的改进建议。     

高拱坝坝踵应力实测与弹性计算结果差异原因分析

坝踵应力是关系到混凝土坝是否开裂和安全的一个重要指标，不管是用结构力学法还是有限元法都能计算出坝踵有一定的拉应力，但实际监测中却很少出现。本文从定性和定量两个方面分析造成计算结果和实测结果差异的原因，以小湾特高拱坝为例分析影响计算精度的各项主要因素，在此基础上提出坝踵真实应力的仿真分析方法。结果显示，计算和实测应力差异原因主要在于以下三个方面：1）坝踵位置的定义不同；2）目前监测仪器和方法有局限性；3）计算过程中的不当简化，如自重和水压的施加方式、坝体温度荷载的考虑、库水温度分布以及库盆水压的影响等。改进后的仿真分析结果与监测结果吻合良好，说明该方法能够给出合理的坝踵应力变化规律和比较精确的应力范围。最后，给出了坝踵应力监测仪器和方法的改进建议。     

特高拱坝真实温度荷载及对大坝工作性态的影响

特高拱坝实际温度荷载与设计温度荷载在初次蓄水期有较大差别:一是承担封拱后温度回升荷载的结构形式不同,封拱后的温升仅作用于封拱之后的部分坝体而不是整体大坝;二是实测库水温与预测库水温不同,中下部高程实测库水温明显高于设计库水温。本文以二滩和小湾特高拱坝为例,研究设计温度荷载与真实温度荷载差异对特高拱坝的影响,并分析了真实温度荷载作用下小湾拱坝受力情况。结果表明,考虑坝体温度回升分层施加过程时,坝踵部位明显呈受压趋势;目前常用的库水温预测方法会低估坝体上游面受压程度。考虑真实温度荷载后得到的小湾拱坝坝踵应力结果与监测结果规律一致,数值相近,结果更为准确。     

拱坝有缝坝体-坝基系统的非线性抗震分析

本文将坝体和坝肩裂隙岩体作为允许局部开裂和大变形的非线性连续体，用动态接触单元模型进行概化模拟，对小湾高拱坝坝体-坝基系统在高水位运行期遇设计地震荷载作用时的动力反应进行了非线性数值计算，研究了横缝对坝体应力、变形的影响，并对坝肩裂隙岩体的抗震稳定进行了分析评价，数值分析表明：横缝对拱坝坝体的应力和变形影响显著，坝肩潜在滑面的开裂和滑移导致坝体应力增大，坝体的抗震安全性降低，但在运行期高水位遇设计地震荷载时坝体和坝肩裂隙岩体整体稳定。     

新安江大坝实测温度及应力分析

本文根据新安江大坝二十多年的温度和应变实测资料,对大坝的温度分布和温度场、无应力变形、坝体应力、坝踵及坝基应力等进行了分析.指出了坝面湿胀应力的存在,提出了基岩应变计湿胀应力的估算方法,对内部观测仪器在大坝安全监测中的作用给予了有力的论证.     

石门拱坝坝踵裂缝及其对坝基扬压水位影响

根据坝踵处埋设的裂缝计实测裂缝开度和混凝土温度资料 ,对石门拱坝坝踵裂缝开度状况进行了分析 ,得出其深度不超过 5m,且裂缝已稳定的结论。同时简单讨论了坝踵裂缝存在对坝基扬压力水位变化产生的影响     

混凝土重力坝局部等效应力法初探

在混凝土重力坝有限元应力分析中,坝踵和坝趾的应力随网格剖分尺寸的减小而急剧增大.针对该问题.提出局部等效应力方法.即对坝基面坝踵和坝趾局部区域进行局部等效处理.坝基面中间大部分区域仍采用有限元计算.通过对坝基面局部等效处理长度进行敏感性分析,认为坝踵、坝趾各取1/6～1/4坝底宽进行等效处理.可以得到较稳定的等效应力值,坝踵、坝趾处最小单元尺寸应在1/12～1/8坝底宽.进而基于局部等效应力法分析了坝基变模对坝体变形应力状态的影响,认为局部等效应力法能较好地反映坝基不同变形模量对坝体应力状态的影响.     

小湾拱坝运行期温度场反演与应力仿真分析

拱坝所处的运行环境复杂,受力状态复杂,其真实的工作状态往往与其设计状态存在一定的差异,因此开展基于坝体温度和变形监测资料,反演坝体与基岩材料参数,仿真坝体的应力状态的研究。通过有限元方法,基于小湾拱坝实测温度,拟合上下游坝面的温度边界条件,并对拱坝运行期温度场进行了仿真;基于变形监测资料,反演坝体和基岩弹性模量;基于反演得到的坝体温度场与材料弹性模量,对小湾拱坝进行应力仿真分析。研究表明:小湾拱坝下游面温度分布总体呈现出两侧坝段高于中间坝段的规律;运行期坝体混凝土的弹性模量相对于试验值约提高30%;在冬季时,上游坝面水位以上部分出现局部拉应力,下游坝面在坝基交界面附近由于应力集中出现局部拉应力,但不至于影响工程安全运行。     

石门拱坝坝基扬压力分析

本文用统计模型描述石门拱坝坝基扬压力的变化规律。以实测数据为依据分析了坝前水位和温度对扬压力的影响特性,讨论了坝基帷幕和坝踵裂缝对扬压力的作用。得出石门拱坝扬压力正常的结论。     

RCC拱坝的封拱温度与温度荷载研究

在对RCC拱坝封拱温度与温度荷载特点分析的基础上,用4座不同坝高的RCC拱坝分别以坝体多年平均温度和由仿真分析计算得到的蓄水时的实际温度作为温度荷载的计算起点,用有限元等效应力法计算不同坝高的坝体应力,根据计算结果讨论不同坝高时RCC拱坝的封拱温度与温度荷载。计算表明,以多年平均温度作为封拱温度计算温度荷载与仿真方法计算的温度荷载的差距随着坝高的增大而增大。对于100m以上的拱坝应该用仿真分析的方法研究温度荷载,以确定真实的封拱温度;不进行二期水冷和封拱灌浆时,对于100m以上的高拱坝,要进行充分论证,一般坝踵可能会出现较大拉应力而引起坝踵开裂;对于RCC高拱坝应采用冷却水管和分缝相结合的方式,在蓄水前通过二期水冷使坝体温度下降到设计封拱温度后进行封拱灌浆,以减小运行期的温度荷载。     

小湾拱坝蓄水期应力应变性态分析

应用变形法对某高拱坝坝踵应变计组进行了应力计算，采用统计模型分离了影响应力的各个分量，分析了蓄水期前后应力变化规律和主要影响因素，比较了相同水位下应力变化情况，结果表明：坝踵处水压分量是影响应力的主要因素，在水位抬升的过程中，压应力减小，坝踵处应力性态总体正常。     

混凝土拱坝坝踵张开、不对称变形性态分析

拱坝坝踵混凝土与基岩之间的结合状况,以及接触面附近基岩内裂隙的闭合状况,直接关系到拱坝渗流和结构的安全,工程实例和分析表明,宽谷拱坝坝踵比较容易出现张开现象,避免水位和温度的不利组合,对防止坝踵张开具有重要作用。拱坝切向不对称变形趋势是判断拱坝整体工作状况是否正常的重要依据,若不对称变形呈发散型增大变化,很可能坝体、坝基已遭受损坏,需引起高度重视,应结合其它监测信息综合评判,采取必要措施,防止灾害性事故发生。     

高拱坝体形设计中分析及优化

拱坝是一个空间壳体结构,作用在坝上的外荷载主要通过拱梁的作用传至两岸山体,依靠坝体混凝土的强度和两岸坝肩岩体的支承,保证拱坝的稳定。拱坝体形设计主要是依据地形、地质、荷载等设计条件,确定坝体的形状和尺寸,坝体应满足应力控制标准,并力求混凝土方量较省。文章介绍了高拱坝建基面、坝基变形模量、拱圈参数、封拱温度的选取以及对体形设计、坝体应力的影响,为类似拱坝体形设计提供参考。     

石门拱坝坝基渗流性态分析

石门拱坝坝基渗流性态及其主要影响因素在两个不同的防渗区域存在显著差异 ,通过对渗流、坝踵裂缝等观测资料的综合分析 ,揭示了不同防渗措施对坝基渗流影响的机理 ,对石门拱坝坝基渗流安全性进行了评价 ,并探讨了改善坝基渗流状况的工程措施     

基于变形加固理论的高拱坝坝踵开裂分析

本文运用变形加固理论从变形稳定的角度来研究高拱坝坝踵开裂问题。变形加固理论揭示了加固力、自承力、外荷载、结构稳定性、变形之间的内在关系，指出在给定荷载下，结构出现不平衡力的区域为破坏先导区域，为抑止破坏所需加固力就是不平衡力的反向力。研究指出，拱坝坝踵区为不平衡力集中区，分析坝踵区不平衡力的分布和方向将有助于认清坝踵开裂模式，不平衡力的大小可以作为坝踵开裂的评价指标。文末以小湾拱坝为实例进行了计算。     

石门拱坝坝基渗流性态分析

石门拱坝坝基渗流性态及其主要影响因素在两个不同的防渗区域存在显著差异，通过对渗流、坝踵裂缝等观测资料的综合分析，揭示了不同防渗措施对坝基渗流影响的机理，对石门拱坝坝基渗流安全性进行了评价，并探讨了改善坝基渗流状况的工程措施。     

基于原型监测和数值仿真试验的小湾特高拱坝坝基岩体变形特性分析

针对小湾特高拱坝施工期及首次蓄水期坝基岩体变形的"疑点"和"焦点"问题,通过集成和整合综合过程线对比分析、数学建模分析、数值仿真试验、理论演绎、数理统计分析等定性和定量分析手段,形成了一套变形分析和状态评估的方法。分析发现,坝踵基岩水平位移并非库水位的单调函数,存在拐点水位,主要由于库水的重力和推力两种不同作用效应引起。坝踵基岩垂直变形发展可分为卸荷回弹、压缩和抬升三个阶段,坝趾可分为卸荷回弹、自重压缩和坝体转动压缩三个阶段。水压是影响坝基岩体变形的主要因素,变形时效分量逐渐趋于收敛。综合分析认为,大坝经受了1 218m高库水位作用的考验,坝基岩体变形发展基本能与施工及蓄水过程相对应,变形规律总体正常,不会对大坝安全造成重大威胁。     

碾压混凝土拱坝的封拱温度与真实温度荷载研究

本文在对RCC混凝土拱坝封拱温度与温度荷载特点分析的基础上，用四座不同坝高的RCC拱坝分别以坝体多年平均温度和由仿真分析计算得到的蓄水时的实际温度作为温度荷载的计算起点，用有限元等效应力法计算不同坝高的坝体应力，根据计算结果讨论不同坝高时RCC大坝的封拱温度与温度荷载。本文主要得出以下结论：1）以多年平均温度作为封拱温度计算温度荷载与仿真方法计算的温度荷载的差距随着坝高的增大而增大。对于100米以上的拱坝应该用仿真分析的方法研究温度荷载，以确定真实的封拱温度。2）不进行二期水冷和封拱灌浆时，对于100m以上的高拱坝，要进行充分论证，一般坝踵可能会出现较大拉应力而引起坝踵开裂。3）对于RCC高拱坝应采用冷却水管和分缝相结合的方式，在蓄水前通过二期水冷使坝体温度下降到设计封拱温度后进行封拱灌浆，以减小运行期的温度荷载。     

溪洛渡拱坝坝趾的锚固设计

介绍基于变形加固理论的坝趾锚固设计,研究拱坝在各种工况下,坝址锚固对坝趾应力、变形及局部稳定的影响。结合在建的溪洛渡工程,根据拱坝结构设计和坝基工程地质特点,通过各种典型荷载工况下的不平衡力计算分析,提出坝址锚索加固布置原则和设计方案。     

石门拱坝坝基渗流性态分析

石门拱坝坝基渗流性态及其主要影响因素在两个不同的防渗区域区域存在显著差异，通过对渗流，坝踵裂缝等观测资料的综合分析，揭示了不同防渗措施对坝基渗流影响的机理，对石门拱坝坝基渗流安全进行了评价，并探讨了改善坝基渗流状况的工程措施。