里石门拱坝坝体应力变化规律分析

本文根据里石门薄拱坝应力监测成果,分析了施工期、运行期坝体应力变化,得出施工期坝体应力大于运行期;坝体裂缝均产生在施工期和蓄水初期;坝体实测应力分布与设计计算成果有差异,最大拉应力出现在中层拱圈拱冠下游面;温度荷载是坝体的主要荷载,其中上下游面温度梯度及局部非线性温差对薄拱坝应力影响很大;拱座最大推力发生在夏季温升时等结论,并对下游面裂缝成因进行了分析。     

龙羊峡重力拱坝运行期变形与应力反演分析

基于龙羊峡重力拱坝实测数据,建立拱坝-地基有限元模型,进行了反演分析,确定了合理的温度分布函数的参数,以及坝体与基岩材料弹性模量。采用反演得到的有限元模型计算了龙羊峡重力拱坝运行期温度场分布及坝体变形与应力分布。结果表明,龙羊峡重力拱坝坝体中心温度常年几乎没有变化,坝面区域温度变化受外界影响较大;坝体混凝土弹性模量相比于设计试验值大,提升约25%;应力状态方面,坝体整体受压,冬季由于气温较低,坝面区域存在小范围拉应力区,拉应力水平较小,不影响工程安全运行。     

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。     

浅议高拱坝坝踵实测与计算应力差异原因

高拱坝坝踵应力是评价拱坝安全的重要指标之一,采用目前规范中规定的方法计算得到的坝踵应力一般会存在拉应力,而工程中实测监测成果得到的坝踵应力基本表现为压应力,二者存在一定差异。本文从定性和定量方面分析坝踵实测应力与计算应力差异的原因,分析表明:坝基岩体特性、有限元网格划分、温度荷载、荷载加载过程、坝基岩体变形导致的坝体变形对设计计算应力有影响;监测仪器安装质量、大坝混凝土参数选取、自生体积变形、监测位置对实测应力有影响。通过某拱坝坝踵实测应力影响因素变量分量,得到了各因素对拱坝应力的影响,从定量方面揭示了除水位、温度外的因素对拱坝应力的作用。     

构皮滩水电站初期蓄水拱坝工作性态分析

水库初期蓄水是挡水建筑物运行的重要阶段,此时建筑物的工作性态对验证建筑物是否满足设计要求及指导后期运行具有重要意义。对构皮滩拱坝初期蓄水工作性态进行了初步分析和评述,主要内容包括坝体变形、坝体应力应变、坝基渗流、坝体温度场等。初期蓄水后,构皮滩拱坝坝体变位规律良好,符合混凝土双曲拱坝变形特性,实测变形量较小,坝体应力分布符合双曲拱坝低水位运行特征,大坝混凝土自生体积变形多表现为膨胀型,应变量不大,坝基渗流控制效果好,扬压力小于设计值,渗漏量较小,温控措施合理有效。     

万家沟拱坝除险加固方案研究

万家沟水库挡水坝为混凝土双曲拱坝,水库于1997年建成,运行近20年,存在诸多不安全隐患。2009年被鉴定为三类病险坝。通过对万家沟拱坝坝体应力的复核及除险加固方案的研究,明确了大坝存在坝体拉应力超标等问题,提出了解决问题的方案,研究了坝体3个加固的方案(恢复保温层、重力坝加固、拱坝加固),综合比选后,推荐采用拱坝加固处理方案。     

材料置换法改善拱坝应力集中的数值模拟

通过体型优化设计可使拱坝坝体以受压为主,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度后,由于应力重新分布的作用,使局部区域的拉应力转变为压应力.以某拱坝为例,通过置换拉应力较大区域的混凝土为低弹模混凝土,使坝体以受压为主,充分发挥混凝土抗压强度高的特点,改善坝体的应力状态,提高坝体的强度安全性.采用有限元ANSYS10.0为平台,以坝高100 m的拱坝为计算模型,利用直接耦合法计算拱坝应力,得到拱坝在温升和温降工况下的应力分布状况,主要分析了对坝体拉应力不利的温降工况;采用低弹模混凝土置换坝体拉应力值比较大的区域,使置换区域的拉应力减小约50%,而压应力增加的幅度不明显,可以改善拱坝坝体拉应力集中现象,提高了拱坝的安全性.     

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。     

诱导缝布设形式对碾压混凝土拱坝应力变位的影响

文章以新疆某水电站的碾压混凝土双曲拱坝为研究对象,分析诱导缝布设形式对拱坝应力变位的影响。依据诱导缝布设形式设4种方案,建立相应的有限元立体模型,借助ABAQUS有限元计算软件获得坝体拉应力与压应力最大值、坝体位移等参数。通过对比分析得到结论:布设诱导缝可降低拉应力变化范围,控制坝体开裂;只要诱导缝个数适当,拱坝整体性不会受到影响。     

溪源水库砌石拱坝结构强度分析

该文采用ANSYS有限元软件建立溪源水库砌石拱坝三维模型,考虑拱坝分层浇筑自重、闸门和启闭房重量、淤沙压力、浪压力、温度作用及各工况水位,计算分析拱坝应力分布规律;在此基础上,利用ANSYS-APDL二次开发设计语言编制等效应力计算程序,消除局部应力集中影响,得到坝体等效应力值。计算结果表明:与坝基接触的坝体、溢洪道孔口周边局部坝体出现应力集中效应,经等效处理后,坝体最大主拉压应力均小于设计规范容许应力值,砌石拱坝的应力状态满足设计应力控制标准要求。     

几个参数对拱坝温度及应力影响的研究

构皮滩拱坝是目前世界上在建的高混凝土拱坝之一,由于构皮滩工程规模大,施工技术复杂,对坝体进行温度应力仿真计算,分析研究各种不同参数对坝体温度及应力的影响,对搞好大坝的温控设计,保证工程施工质量和进度具有重要意义。影响坝体温度场及温度应力的参数很多,通过全过程模拟混凝土拱坝施工过程,采用三维有限元法计算分析了混凝土绝热温升、弹性模量及封拱前残余温度应力对坝体温度及应力的影响。研究结果表明：绝热温升的变化对坝体早期最高温度有很大的影响作用;弹性模量与温度应力基本上成线性关系;考虑施工期温度残余应力后,所计算的各项应力指标总体上比按拱坝规范算法计算的坝体运行期综合应力偏大。     

石门坎水电站混凝土双曲拱坝坝体通水冷却措施

论述石门坎水电站拱坝坝体通水冷却措施。拱坝温控包括混凝土内部温度控制、坝体表面保温及坝体通水冷却。而坝体通水冷却对坝体混凝土应力影响较大。只有通过控制不同时期坝体通水温度和通水量,逐渐释放坝体混凝土热量,才能科学控制坝体混凝土应力,防止拱坝坝体产生裂缝。     

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。     

严寒地区某拱坝荷载敏感性分析

拱坝作为空间壳体结构,力学机理复杂,加上严寒地区气温低、温差大、供水为主的水利枢纽水位变幅大的特点,有必要详细研究严寒地区高拱坝的应力状态。梳理了拱坝应力的关键影响因素,对拱坝不同类型荷载进行应力敏感性分析,得到了以下主要结论:严寒地区温度荷载对拱坝拉应力极值贡献很大;低水位工况下坝体上游面暴露面积大,增大了温降情况对坝体温度应力的影响,从而增加了坝体开裂的危险。     

大岗山水电站运行初期拱坝工作性态分析

大岗山水电站自2014年底导流洞下闸蓄水以来,拱坝在正常水位下运行1 a多,其工作性态对验证建筑物是否满足设计要求及指导后期运行具有重要意义。笔者对该拱坝运行初期工作性态进行了初步分析,主要内容包括坝体变形、横缝增开度、坝体应力应变、坝体温度场、基础渗流等。历经2个汛期,大岗山水电站库水位在死水位与正常蓄水位之间往复变化,大坝呈现出良好工作状态,坝体变位规律良好,应力分布正常,实测坝体混凝土温升符合一般规律,坝基及两岸渗控系统运行良好,扬压力小于设计值。     

堆石混凝土拱坝枢纽布置及结构稳定计算分析

贵州风光水库是一座为村镇供水、兼顾农田灌溉的Ⅳ等小型水库工程。文章根据坝址地形地质条件、筑坝材料、施工导流和工程投资等条件进行对比分析论证,优选堆石混凝土双曲拱坝作为水库大坝坝型。结合《混凝土拱坝设计规范》(SL 282—2003),对拱坝枢纽布置方案进行适当优化调整,并对坝顶高程、坝体应力和坝肩稳定等进行详细计算。分析结果表明:不同荷载组合条件下坝体最大主压和主拉应力均在设计允许范围内,左、右坝肩稳定最小安全系数均大于规范安全系数。坝体结构体型设计经济合理,安全可靠。     

高拱坝泄水深孔预应力闸墩有限元分析

针对以往拱坝泄水孔口闸墩有限元分析计算过程中存在的边界条件过于简化,难以反映整个坝体应力及地基对坝体孔口应力影响的不足,用子模型方法对某高拱坝泄水孔口U形锚固预应力闸墩进行了分析。计算结果表明:U形锚固数值模拟方法简便、可行;U形锚固形式基本不削弱坝体结构,锚固区应力分布较好,总体应力分布较优,尤其是对高拱坝这种坝体本身较薄的结构有利;用子模型方法进行高拱坝预应力闸墩的有限元分析可以大大降低计算工作量,减少计算时间,可以考虑坝基和坝体应力对闸墩的影响,分析精度高。     

江口椭圆拱坝优化设计

江口拱坝的设计充分利用了中国水利水电科学研究院的拱坝体型优化研究成果,拱坝选用了椭圆拱坝方案,是目前完全采用优化体形作为基本体形且已建成的最高的拱坝(坝高140m),也是我国最早的3座椭圆拱坝之一。本文简要介绍了江口拱坝体型优化研究过程,并详细介绍了设计所采用的椭圆拱坝方案,同时对拱圈中心线曲率半径从拱冠到拱端的合理变化趋势进行了讨论。结果表明:对拱坝进行优化设计效率很高,可满足设计规范要求,设计出的拱坝坝体应力分布较好,坝体方量较小;对拱坝设计规定拱圈中心线曲率半径从拱冠到拱端必须增大不是必要的,只要对拱坝的应力、稳定有利,曲率半径增大和减小都应是允许的。     

混凝土拱坝三维有限元非线性分析与应用

本文用三维有限中元法对混凝土拱坝进行非线性计算,计算中分别考虑了坝体、接缝和基岩材料非线性模型。以单元高斯点的应力值确定坝体开裂范围,同时采用压扁的坝体单元来模拟接缝和夹层。用交替迭代法和扩大初应力结点荷载的方法来求解非线性结点平衡方程组,从而提高收敛速度并缩短计算时间。用本文介绍的程序进行的马岭头水库周边缝拱坝的非线性计算,其结果与实测资料较相符。     

小型拱坝采用三心圆弧拱设计——贵州省四岔路水库工程三心圆弧双曲拱坝设计简介

这是一个实际小型拱坝工程设计的小结,笔者通过四岔路水库大坝采用三心圆弧双曲拱坝布置,解决了原设计单心圆双曲拱坝中拱冠梁上游底的较大拉应力问题,相对减小了坝体工程量,技术与经济效益均是可取的。三心圆双曲拱坝与单心圆双曲拱坝相比,其特点可归纳为:1.坝肩稳定性好;2.坝体应力均匀化(一般是减小梁应力,增加拱应力);3.改善坝体倒悬度,有利于施工;4.相对减少了坝体工程量。以上小结,可供有关工程技术人员参考。[文 摘] 近年来,随着设计方法的不断完善以及电算技术的日益普及,一些科研、设计单位已研制出计算非圆弧拱坝应力、应变的多拱梁法电算程序,这些程序大多能在微型机上运行,从而使小型拱坝的非圆弧化设计成为可能,四岔路水库三心圆弧双曲拱坝便是其中的一例,本文旨在小结该拱坝设计的基础上,说明三心圆弧双曲拱坝是达到拱坝扁平化的有效方法之一。