天仙湖拦沙坝坝顶加宽工程通车条件下的应力变形分析

由于土石坝的应力和变形在竣工期、蓄水期和运行期变化较大,因此了解其应力应变具有重要的指导意义。以重庆市天仙湖既有坝顶加宽工程为例,采用Mohr-Coulomb强度准则进行了静力三维有限元应力应变分析。结果表明,各工况坝体大主应力分布均匀,未出现应力集中区,亦无拉应力区;水库蓄水后,坝体小主应力有明显减小趋势,且随水位的增加而减小;水库通车运行期的坝体最小主应力较蓄水期有小幅度增加,以此判断坝体发生应力破坏的可能性较小;坝体沉降主要发生在拓宽坝体内,蓄水对坝体水平位移的分布有较大影响,各工况坝体向上游水平位移主要发生在原坝体内,向下游水平位移主要发生在培厚坝体部分;此外,行车方向对坝体沉降、水平位移、大主应力、小主应力影响均较小。     

张峰斜心墙堆石坝应力应变静动力有限元分析

针对张峰水库地质条件复杂、覆盖层含有软弱夹层的问题,采用三维静动力有限元法,基于邓肯—张非线性弹性模型和修正的哈定—德涅维奇模型,模拟了张峰水库粘土斜心墙堆石坝在竣工期、运行期的应力应变情况,得出了应力应变的分布规律.结果表明,备工况下的坝坡安全系数均大于规范允许值,坝基软弱夹层不影响大坝的稳定安全性;竣工期坝体最大沉降位移为33 cm(约为最大坝高的0.46％),运行期最大水平向位移为31.6 cm;竣工期和运行期坝体内部应力水平均小于1.     

立洲水电站运行期调压井应力应变分析

为了解立洲水电站调压井应力应变情况,采用三维弹塑性损伤有限元法计算了正常运行工况、检修工况时的调压井同一高程处、不同高程处的应力应变数值,发现正常运行工况时的应力应变幅度大于检修工况。同一高程处调压井周边最大主应力为压应力,最大主应力值基本相等,呈对称均匀分布状态;随着高程的降低,调压井上游侧的最大主应力呈增大趋势,且在高程2 025～2 125m处检修工况下的最大主应力大于正常运行工况。在正常运行工况时同一高程处调压室周边最小主应力为拉应力,在检修工况时井筒中下部为拉应力、上部则为压应力,最小主应力值基本相等,呈对称均匀分布状态;随着调压井高程的降低,调压井上游侧的最小主应力呈增大趋势,检修工况下的最小主应力变幅极小。阻抗板上部应力分布较为复杂。同一高程井筒周围各点水平向位移量、沉降量基本相同,随着高程的降低水平位移量、沉降量逐渐增大,但检修工况下的水平位移及沉降变幅很小。计算结果表明,调压井外水压力对调压井衬砌结构的应力、变形影响均小于内水压力作用工况,因此在进行调压井配筋设计时应将内水压力作用下的正常运行工况作为控制工况。     

深厚覆盖层地基高土石围堰应力变形分析

结合Midas/GTS有限元分析软件,以某大型水电站围堰工程为例,通过计算分析得出了深厚覆盖层地基高土石围堰在完建期和蓄水期两种工况下的应力变形特性。结果表明：在两种工况下,堰体垂直位移的方向均竖直向下,最大值发生在堰体底部;完建期堰体及堰基的水平位移呈现两种趋势,上游部分水平位移指向上游,下游部分水平位移指向下游,蓄水期堰体及堰基的水平位移均指向下游;堰体的大、小主应力分布基本均为压应力,并从堰面向堰内逐渐增大,最大值发生在堰体底部的防渗墙附近,在防渗墙周边应力较为集中、梯度相对较大。     

土石坝加宽培厚对坝体位移与心墙应力变化的影响

为考察西南地区某土石坝加宽培厚后坝体的真实工作性态和安全状况,采用三维有限元方法分析了土石坝坝体加宽培厚及蓄水运行时坝体位移、防渗心墙应力与等效塑性应变区域的变化规律。结果表明,坝体沉降最大值发生在加宽培厚土层区域,且坝体出现了向上游与向下游的水平位移,下游贴坡式加宽培厚方式使坝体防渗心墙出现了拉应力与较大区域的等效塑性应变范围,坝体加宽培厚后,需进一步判定坝体培厚土层的稳定性以及心墙的屈服情况与防渗性能。研究成果可供类似工程参考。     

金佛山混凝土面板堆石坝应力变形三维有限元分析

以重庆市金佛山混凝土面板堆石坝为例,采用邓肯—张E-B非线性弹性模型对其进行了静力三维有限元应力—应变分析。结果表明,施工期和蓄水期坝体沉降量分别为71.55、73.75cm,占最大坝高的0.65%和0.67%;面板和趾板的压应力和拉应力均小于混凝土的抗压与抗拉强度;面板最大沉降量分别为0.38、0.64cm,且位于面板中部;施工期面板顺河向水平位移朝向上游,最大值仅为0.14cm;蓄水后面板顺河向水平位移朝向下游,最大值为1.09cm;垂直缝和周边缝的变形量较小,均能满足设计要求。     

坝面溢流式面板堆石坝有限元计算与分析

通过用邓肯~张E~B模型,对岗曲河面板堆石坝在竣工期、蓄水期和泄水期进行了非线性有限元仿真计算,特别考虑了坝上溢洪道在泄水期,泄水水流对坝体应力和变形的影响,研究了大坝在三种工况下的应力变形特点及分布规律。计算结果分析表明,坝体竣工期、蓄水期的应力应变符合一般规律,泄水期的应力与竣工期、蓄水期相比有所减小,变形相差不是很大。     

地震动峰值速度对小湾拱坝动力响应的影响分析

为了探究地震动峰值速度对拱坝的影响,采用大型有限元分析软件ABAQUS建立了小湾特高拱坝三维有限元模型,考虑地基-坝体-库水相互作用,计算正常蓄水位温降工况下坝体各向位移和应力的最大值及其最大增幅.结果 表明,随着峰值速度增幅的增加,坝体最大第一、三主应力的增幅及坝体各向位移均随之增加,坝体最大第三主应力的增幅增加较快...     

不同施工顺序对深厚覆盖层坝基折线型防渗墙应力变形的影响

鉴于施工顺序对防渗墙应力变形影响很大,以折线型防渗墙为例,运用有限元模拟了两种防渗墙的施工顺序,对比分析了竣工期和蓄水期的防渗墙应力变形规律。结果表明,防渗墙在转折处存在一定的拉应力;推迟防渗墙施工能够有效减小防渗墙大主应力、竣工期顺河向位移量,但将增大蓄水后防渗墙的顺河向位移量。     

面板堆石坝防渗面板受水库结冰影响的数值模拟

为分析严寒地区混凝土面板堆石坝防渗面板受水库结冰影响,在考虑坝体填筑及水库降蓄水过程的基础上,通过施加静冰压力,研究了水库结冰对面板堆石坝坝体及面板的影响,并以西龙池抽水蓄能电站为例进行了分析。数值模拟采用有限元分析软件ANSYS,并利用其中的APDL二次开发功能,编制了邓肯—张E-B模型程序,用以建立坝体和坝面材料的应力应变关系,模拟加载卸载过程中弹性模量的变化,以得到冰荷载单独作用于面板及坝体的结果。研究结果表明,冰荷载前后对坝体的应力、应变和位移影响几乎可忽略不计;中间水位时,冰荷载对薄板的主应力值影响最大。研究为防渗面板采取相应的抗冰冻措施提供了依据。     

坝体及地基弹性模量分区对碾压混凝土拱坝应力应变的影响

为改善碾压混凝土拱坝的应力应变分布状态,以某碾压混凝土拱坝为基础模型,利用有限元分析软件ANSYS模拟分析了5种坝体材料分区和3层地基材料分区碾压混凝土拱坝的动力响应特性及坝体应力分布。结果表明,随坝体材料弹性模量的整体提高,拉应力值由未分区的1.418 MPa减小至1.374 MPa,顺河向动位移均方根显著减小;坝体中下部地基弹性模量的选择对碾压混凝土拱坝应力分布影响较大。研究成果可为碾压混凝土坝温控防裂提供参考。     

配筋和填筑顺序对三板溪堆石坝的影响

采用有限元数值分析方法和引入邓肯-张E-B非线性弹性模型，对三板溪堆石坝的坝体变形、施工顺序和面板配筋进行了详细分析，由于坝体次堆石区的填筑料远比主堆石区差，导致下游坝体的水平位移大于上游坝体，最大垂直沉降区域偏向于下游坝体；实际坝体填筑顺序有助于减少坝体向下游的水平位移，加速次堆石区在施工期的沉降，从而减轻坝体沉降对面板的影响；双层配筋方案能大大改善面板的应力应变状态，减少面板的结构性裂缝，同时还能减少面板表面的温度裂缝。     

广义塑性模型在面板堆石坝静力计算中的应用

为了探讨广义塑性模型在土石坝仿真分析中的适用性,分别采用广义塑性模型和邓肯E-B模型对卡基娃堆石坝进行三维有限元静力计算,并结合现场监测资料,对比分析了不同本构模型下堆石和面板应力变形的差异。结果表明,两种模型计算的堆石应力变形规律相似,广义塑性模型计算的水平位移和沉降远小于邓肯E-B模型,更符合实际观测资料;第一主应力比较接近,第三主应力相差较大;竣工时面板变形规律基本一致,蓄水期时面板坝轴线方向位移分布差别较大,邓肯E-B模型计算的面板挠度大于广义塑性模型。与广义塑性模型相比,邓肯E-B模型计算的面板压应力偏大、拉应力区域较大。     

施工过程对小湾高拱坝运行期应力状态的影响

采用三维有限元方法对小湾高拱坝多种工况下的坝体应力变形进行了仿真计算,计算中考虑了封拱灌浆过程及水库分期蓄水过程对坝体应力的影响。计算结果表明,施工过程对坝体运行期应力有显著影响,给出了仿真计算荷载步数目,为类似工程的拱坝应力分析提供了参考依据。     

基于ADINA的浆砌石重力坝三维有限元分析

针对坝体不规则断面及其交界处的网格剖分难题,自编并改进了有限元网格剖分程序,采用广义胡克定律表示本构关系,利用大型有限元计算软件ADINA对威整水库主坝进行了三维有限元数值模拟,计算分析了不同工况下溢流坝段和非溢流坝段的应力及其变形规律。结果表明,非溢流坝段的最大压应力一般出现在坝基底部,溢流坝段的最大压应力一般出现在下游坝址处;而最大拉应力出现在非溢流坝段的上游坝踵处或溢流坝段的挑坎处。水平最大位移和竖向最大沉降量均出现在校核水位的溢流坝段处,且非溢流坝段的沉降幅度大于溢流坝段的沉降幅度。坝体的应力变形整体上符合重力坝的一般规律,但在上游溢流坝段出现了较大的拉应力区,应注意适当增加防渗设施。     

新疆恰甫其海黏土心墙坝运行期安全监测分析

阐述了恰甫其海水库黏土心墙坝在施工期和运行期黏土心墙、坝壳料的沉降变形规律和特征值,对心墙和坝壳料的施工质量进行了初步评价;分析了坝体、坝基、坝肩蓄水前后和运行期的渗流变化情况,对黏土心墙的工况和帷幕阻水效果进行了初步评价,并对心墙蓄水前后和运行期的土压力做了定性分析。     

超高心墙堆石坝长期运行应力变形研究

鉴于超高心墙堆石坝的长期变形规律对其正常运行维护具有重要意义,基于广义塑性模型,综合考虑坝料流变和湿化特性,采用三维固结有限元法对300m级超高心墙堆石坝进行变形和应力分析,分别讨论了循环水荷载、坝料流变及湿化特性对大坝长期变形的影响。结果表明,三维固结有限元计算得到的坝体变形满足安全要求,符合土石坝变形基本规律;统一广义塑性模型可反映坝体心墙在循环加、卸载作用下的塑性变形累积现象,流变对超高心墙堆石坝的长期变形有重要影响;大坝长期运行过程中,上游坝壳的湿化特性所引起的大幅湿陷变形是后期沉降的主要原因,同时会导致坝体向上游倾斜;竣工期大坝心墙内存在一定的孔隙水压力,水库蓄水运行后,随着大坝变形趋于稳定,坝体应力分布亦趋于稳定状态。     

龙背湾水电站面板堆石坝内部沉降特性分析

针对龙背湾面板堆石坝首次蓄水后期坝体实测沉降量大于理论计算值的问题,在分析了堆石体内部沉降变化过程、分布规律、特征值大小等基础上,建立沉降监测统计模型,评价了大坝内部沉降规律,并讨论了坝体实测最大沉降量偏大的原因,为龙背湾面板堆石坝未来安全度汛和水库蓄水提供参考。     

三板溪堆石坝的变形监测分析

通过观测仪器对三板溪堆石坝沉降、顺河向水平位移、坝坡错位和土压力等现场观测，为坝体变形分析提供了重要依据。沉降观测资料表明，次堆石区局部部位沉降偏大。由于测量方法固有的缺陷，引张线式水平位移计不宜用于观测堆石坝水平位移；陡峭坝坡会加大沉降的不均匀性，导致面板拉应力的增加。土压力计的观测资料表明，主堆石区坝体拱效应明显。     

改进的邓肯-张模型在大坝应力应变分析中的应用

针对邓肯-张模型在土石坝有限元计算中不能反映中主应力对土体强度和变形的影响,分别采用邓肯-张E-B原始模型及其改进模型对双江口大坝进行三维有限元静力计算,研究了考虑中主应力影响的改进邓肯-张E-B模型对双江口大坝有限元静力计算结果的影响.对比结果显示,由改进模型计算得到的坝体沉降减小,水平位移增大,表明考虑了中主应力的改进邓肯-张E-B模型使土体模量及泊松比增大,可更好地反映土体的应力-应变特性.