基于有限元法的混凝土拱坝应力应变分析研究

为进一步分析绿泉水库工程拱坝的稳定性,采用三维8结点等参单元有限元程序分析了拱坝在"正常蓄水位+温降""设计洪水位+温升""死水位+温降""正常蓄水位+温升""空库+温降"5种荷载组合下的应力变形规律。计算结果表明,坝体应力、位移分布合理,符合拱坝应力和变形的一般规律,满足设计要求。     

大岗山拱坝施工期空库状态下应力仿真分析及评价

根据大岗山拱坝的实际浇筑过程,采用三维非线性有限元仿真计算大岗山拱坝在自重、温度荷载及蓄水压力的不同组合工况下的坝体应力情况,得到坝体应力分布规律,在此基础上着重对比分析了坝踵、坝趾在不同荷载作用下的应力.计算结果表明,由于大岗山拱坝在完建时处于空库状态,受坝体体型影响,坝体重心位置略偏向上游侧,使得坝底上游侧受压而下游侧受拉,但其应力大小距蓄水后的应力水平及最大拉应力控制标准均有一定的富余度,不会对坝体及坝踵、坝趾产生不利影响.     

键槽仿真材料结构模型试验研究

本文通过两个大比例尺仿真材料结构模型试验和非线性有限元分析,研究了东江水电站双曲拱坝坝后式引水管道与坝体连接键槽在各组荷载工况下的结构受力特征。依据键槽、缝面钢筋和锚筋在垂直荷载和水平荷载作用下的实测应力数据,分析了混凝土与钢筋之间的联合工作情况和应力分配规律,描述了超载状态下结构的破坏机理,为键槽结构设计提供了参考数据。     

长沙坝水库大坝加固方案有限元分析及安全评价

针对长沙浆砌石拱坝运行多年后出现严重裂缝和不对称变形现象,提出了大坝加固方案,并采用三维有限元方法,全过程模拟了坝体施工过程,并分时段模拟了地基应力、坝体自重应力和水沙荷载的分级加载,分析了加固后坝体应力应变分布规律,对大坝加固方案的可行性和合理性作出评价,为工程设计提供依据和建议.     

基于实测资料的混凝土拱坝反馈分析及安全度评价

基于原型观测资料及坝体坝基弹模反演结果,采用有限元法对贵州地区某混凝土拱坝进行了反馈分析及安全度复核.首先对大坝在不同设计工况下的工作性态进行了反馈分析,并对坝体弹模进行了敏感性分析;然后采用强度储备安全系数法和超载法,对拱坝沿坝肩薄弱面的抗滑稳定性及大坝坝体损伤进行研究,并采用塑性区贯通和迭代过程不收敛时的强度储备安全系数或超载系数作为大坝安全度评价指标.本工程研究结果表明,不考虑温度荷载时,坝体弹模值主要影响坝体应力的分布,对最大拉应力值影响不大;考虑温度荷载后坝体弹模值对坝体的最大拉应力及分布均有显著影响;温度荷载对沿坝肩薄弱面的大坝抗滑稳定安全度影响不大,但对基于坝体损伤分析的大坝整体安全度有一定影响.     

气枕式充气膜结构形态与受力分析

为解决气枕式充气膜结构在荷载作用下的变形问题,采用非线性有限元方法对气枕式充气膜结构进行形态分析的基本方法.气枕式充气膜结构的形态分析分为两个阶段:即找形分析与找态分析,由此可得到满足相应要求的几何模型与应力状态.假设密封气枕内质量一定的气体满足理想气体状态方程,在荷载作用下,内压随着体积的变化而变化.给出在一定压力作用下半球状气枕的验证算例并与材料力学中给出的理论解进行比较;基于该方法,另对气枕式充气膜结构在不同外荷载作用下的受力状态进行分析并给出相应的算例,计算结果表明采用理想气体状态方程可以模拟在外部荷载作用下气枕的变形、应力状态以及内压变化情况,且是合理有效的并具有较高的准确性.     

基于有限元法的拱坝温度荷载简化公式

现行《混凝土拱坝设计规范》(SL 282-2003)关于拱梁分载法温度荷载的简化公式尚不能很好地考虑拱坝的导温系数和水温边界,以至拱坝表面温度应力的计算误差较大并影响温控防裂措施.以小湾水电站高拱坝工程为依托,在全坝段、全过程三维有限元仿真反馈分析成果的基础上,分析了拱坝温度场时空分布规律,论证了解析解与数值解的一致性以及解析解的适用范围;应用复变函数法和傅里叶变换法,建立了拱梁分载法温度荷载的简化公式.算例结果表明,该简化公式计算温度荷载的精度有明显提高,因其可以较好地考虑混凝土导温系数和水温边界影响.     

拱坝三维有限元等效应力应用及对比分析

有限元等效应力是拱坝设计规范规定的强度校核方法和设计标准,在介绍了其基本理论和计算方法的基础上,结合工程实例介绍有限元等效应力的运用,按规范规定的强度标准进行校核,计算结果合理有效,同时与其它计算方法进行了比较分析,揭示了拱坝等效应力计算研究对工程的意义,得出有益结论,为拱坝结构计算研究提供参考.     

基于施工期温度仿真的小湾高拱坝结构诱导缝设置效果分析

考虑施工期至运行期全过程瞬态温度荷载和水荷载的影响,采用无厚度的接触单元模拟诱导缝的工作性态,分别采用整体模型和子模型对小湾高拱坝坝踵附近诱导缝的设置效果进行了全面、深入分析.从整体仿真计算结果来看,小湾拱坝设上游结构诱导缝后,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.仿真计算结果为小湾拱坝结构诱导缝设计提供了科学依据.     

考虑施工过程影响的拱坝体形优化分析方法及应用

基于序列二次规划(SQP)优化算法,以坝体有限元等效应力为应力约束条件,以坝体方量为目标函数,并考虑拱坝柱状浇筑、封拱灌浆等施工过程,进行拱坝体形优化计算.计算过程采用有限元全过程参数化分析方法,自动实现了拱坝的三维建模、荷载施加、施工过程模拟、有限元等效应力计算以及拱坝体形优化迭代等分析过程.以淋溪河拱坝为例进行了拱坝体形优化计算,计算结果表明,考虑施工过程的优化结果与不考虑施工过程的优化结果相比更加安全,也更具有实际意义,优化后的坝体厚度更薄,坝体方量减少近20%,拉、压应力已达到约束边界,优化后体形基本上达到了可能的最优体形.     

拱坝非线性全调整分载法研究

基于拱坝全调整拱梁分载法的基本原理,导出材料非线性条件下的拱梁刚度方程,给出了裂缝扩展的判别与跟踪方法,并在分载法框架下研究裂缝对拱,梁应力应变的影响,形成了非线性全调整分载法。算例表明文中所述方法可行,计算结果合理,该成果可模拟拱坝在超载或材料缺陷条件下的非线性变形,开裂,裂缝扩展直至压碎破坏的全过程,可用于评估拟建和已建拱坝的安全度。     

Study on real working performance and overload safety factor of high arch dam

Considering the fact that high arch dams have problems such as complicated stress, high cost, and hazards after being damaged, this paper intends to study the effects of load, material strength, and safety analysis method on dam safety and working performance of arch dams. In this article, the effects of temperature, self weight exaction way and water loading on structure response are first discussed, and a more reasonable way of considering is then put forward. By taking into consideration the mechanical property of materials and comparing the effects of different yield criteria on overloading safety of high arch dams, this paper concludes that brittle characteristics of concrete should be fully considered when conducting safety assessment for high arch dams to avoid overestimating the bearing capacity of the dams. By comparing several typical projects, this paper works out a safety assessment system of multiple safety and relevant engineering analogical analysis methods, which is closer to the actual situation, and thus is able to assess the response of high arch dam structure in a more comprehensive way, elicit the safety coefficients in different situations, and provide a new way of considering the safety assessment of high arch dams.

     

Study on real working performance and overload safety factor of high arch dam

Considering the fact that high arch dams have problems such as complicated stress, high cost, and hazards after being damaged, this paper intends to study the effects of load, material strength, and safety analysis method on dam safety and working performance of arch dams. In this article, the effects of temperature, self weight exaction way and water loading on structure response are first discussed, and a more reasonable way of considering is then put forward. By taking into consideration the mechanical property of materials and comparing the effects of different yield criteria on overloading safety of high arch dams, this paper concludes that brittle characteristics of concrete should be fully considered when conducting safety assessment for high arch dams to avoid overestimating the bearing capacity of the dams. By comparing several typical projects, this paper works out a safety assessment system of multiple safety and relevant engineering analogical analysis methods, which is closer to the actual situation, and thus is able to assess the response of high arch dam structure in a more comprehensive way, elicit the safety coefficients in different situations, and provide a new way of considering the safety assessment of high arch dams.     

Study on real working performance and overload safety factor of high arch dam

Considering the fact that high arch dams have problems such as complicated stress,high cost,and hazards after being damaged,this paper intends to study the effects of load,material strength,and safety analysis method on dam safety and working performance of arch dams.In this article,the effects of temperature,self weight exaction way and water loading on structure response are first discussed,and a more reasonable way of considering is then put forward.By taking into consideration the mechanical property of...     

高拱坝承载能力研究

高拱坝的破坏机理及最终承载力是高拱坝设计中的关键问题.总结了近年来高拱坝承载能力的分析成果,提出研究高拱坝的承载能力较之中低拱坝具有更重要的意义,分析了弹塑性有限元法和塑性极限分析法共同用于高拱坝承载能力计算的合理性,讨论了超载方式对承载能力的影响,分析了拱坝发生破坏的判别依据以及建议根据拱坝对应的弹性状态、开裂状态和极限状态分别求其安全度.     

拱坝抗滑稳定浅议

首先阐明坝体沿两岸倾斜的坝座面向上滑动,是拱坝特有的失稳模式。这种破坏模式一直被国内外拱坝规范所忽视,因而不能杜绝拱坝的失事。其次导出建议防止这种上滑失稳的安全准则,并据以证实法国马尔帕塞拱坝和中国梅花周边缝拱坝即为两个典型上滑破坏实例。最后指出上滑失稳是拱坝最危险的破坏模式,必须严加防止。建议对我国已建拱坝进行一次复核,例如白山拱坝就不能满足上述准则,值得引起重视。     

高拱坝气幕隔震及其非线性效应的数值仿真

为了研究气幕非线性对高拱坝气幕隔震效果的影响,基于高拱坝气幕隔震控制的气-液-固3相耦合数值模型,在该模型中引入了气幕的材料非线性,完成了锦屏一级高拱坝在汶川地震波作用下的气幕隔震效果研究,并与不考虑气幕非线性的计算结果进行了对比.结果表明:气幕可以显著降低拱坝上游坝面的动水压力.气幕厚度为1 m时,正常蓄水位及死水位工况,上游坝面最大动水压力分别降低70.2％和75.3％.气幕使拉应力的量值普遍降低,应力分布得到改善,拱坝的整体抗震性能得到显著提高.气幕非线性所导致的动水压力误差小于10％,因此,当动水压力在总水压力中所占比例较小时,可忽略气幕单元的材料非线性.     

拱坝壳体理论的近似分析法

本文介绍一种基于拱坝壳体理论的近似分析法。通过简化拱坝壳体理论的基本方程,可把拱坝的分析归结为变系数常微分方程W~′′′+(2K′)/(K)W′′′+(A)/(K)W~′′-(B)/(K)W′+(C)/(K)W+Z/K=0的积分问题。建议用差分法进行近似积分。考虑了表面力(水压力)和温度变化二种荷载,进行了实例计算.经与较精确的解荅比较,证明用建议的方法分析对称或基本上对称的拱坝,此较简便,并可获得满意的结果。     

金属拱型波纹屋盖在风荷载作用下有限元分析

以W666型金属拱型波纹屋盖为研究对象,对不同矢高比Ⅱ、支座边界条件为铰支和固支的18m跨波纹拱在风荷载作用下进行了几何非线性有限元分析,并得出一些重要结论,这些结论为波纹拱的设计、研究和应用提供了一定的参考和借鉴。