混凝土高坝温度应力仿真分析的三分区算法

针对混凝土高坝温度应力仿真分析中计算时间过长的问题，提出了三分区算法—新混凝土区、过渡区和老混凝土区，在新混凝土区采用小的时间步长，在过渡区和老混凝土区采用比较大的时间步长。通过有限元仿真分析，研究了坝体新混凝土区温度变化对老混凝土中变形的影响，提出了影响深度系数的计算公式，解决了三分区算法中合理分区的关键问题。三分区算法既可以节省大量计算机时，又能够保证计算误差小。     

混凝土高坝温度应力仿真分析的三分区算法

针对混凝土高坝温度应力仿真分析中计算时间过长的问题,提出了三分区算法——新混凝土区、过渡区和老混凝土区,在新混凝土区采用小的时间步长,在过渡区和老混凝土区采用比较大的时间步长。通过有限元仿真分析,研究了坝体新混凝土区温度变化对老混凝土中变形的影响,提出了影响深度系数的计算公式,解决了三分区算法中合理分区的关键问题。三分区算法既可以节省大量计算机时,又能够保证计算误差小。     

混凝土高坝全过程仿真分析

施工过程对混凝土坝的温度场和应力场有重要影响，但混凝土高坝分层很多，施工期长达数年，要模拟施工全过程进行大坝仿真应力分析难度很大，经过多年的研究，笔提出了混凝土高坝仿真计算的一整套计算方法，并编制了程序，较好地解决了这个难题。     

不稳定温度场数值分析的分区异步长解法

本文提出分区异步长解法以求解不稳定温度场，即在温度变化剧烈的区域采用较小的时间步长，而在温度变化速率很小的区域，采用较大的时间步长，从而可大大提高计算效率．     

不稳定温度场数值分析的分区异步解法

本提出分区异步长解法以求解不稳定温度场，即在温度变化剧烈的区域采用较小的时间步长，而在温度变化速率很小的区域，采用较大的时间步长，从而可大大提高计算效率。     

混凝土坝仿真计算的并层算法和分区异步长算法

施工过程的温度场变化对混凝土坝的应力状态有重要影响，但混凝土坝常分为几十甚至几百层施工，因龄期不同，各层具有不同的变化形特性，用有限元方法进行仿真计算十分困难。通过研究提出了一整套新的计算方法：（１）提出了仿真并层算法，使原来的几在层减少为一二十层，计算中充分考虑了分层施工的影响；（２）提出了并层坝块接缝单元，使各坝块可单独上升和并层，并不受基础计算网格的影响。（３）提出 弹性徐变应力场和温度场     

混凝土高坝施工期温度与应力控制决策支持系统

本文建立了混凝土高坝施工期温度与应力控制决策支持系统，该系统包括大坝温度场仿真子系统、大坝温度场反分析子系统、大坝温度徐变应力仿真分析子系统、大坝温度场和应力场预报子系统以及大坝温度控制决策支持子系统。该系统可在大坝施工过程中根据实际施工条件和温控措施，对全坝各坝块进行全过程仿真分析，及时了解大坝各坝块的温度与应力状态以及各种温控措施的实际效果，并可预报竣工后运用期的温度和应力状态。本系统已成功应用于周公宅拱坝，对混凝土坝在设计、施工和运行期的安全评估发挥了重要作用。     

基于子母模型联合反馈修正算法的闸墩温控防裂仿真分析

应用ANSYS软件,在运用APDL语言编制仿真程序的过程中将子母模型联合反馈修正算法应用于计算闸墩混凝土随时间变化的温度和应力,计算中在时间和空间上进行加密,计算一次子模型,就将结果反馈至母模型。采用该算法得到的温度场及应力场计算结果的精度均有所提高。在双台子河闸工程实例分析中应用此算法模拟出闸墩拆模后第105 d时受到寒潮作用导致闸墩表面开裂,与实际情况相符合,证明了在应用ANSYS进行仿真计算时运用该算法可以较为准确的模拟寒潮作用下闸墩的温度场及应力场。     

龙滩高碾压混凝土重力坝的温控防裂研究

根据龙滩高碾压混凝土坝拟定的施工进度安排，进行了该坝施工期和运行期温度场和应力场的仿真计算，揭示了夏季不同浅筑温度时，坝体温度场和应力场的变化情况。对拟定的长间歇层面汛期坝面过水和长间歇，进行了大坝应力场的仿真计算，分析产生裂缝的可能性。另外，研究了夏季混凝土浇筑升程内埋设冷却水管的温度削峰效果，同时也对降低混凝土的浇筑温度和采用水管冷却的降温措施进行了对比分析。     

思林碾压混凝土重力坝温度场及含温度荷载的静力分析

ANSYS因其强大的温度场仿真功能,成为温度场和应力场计算的实用工具。本文利用ANSYS热分析的方法对思林碾压混凝土溢流坝段运行期中的温度场和含温度荷载的结构应力进行了分析计算。     

基于COMSOL Multiphysics的重力坝渗流场与应力场耦合分析

借助COMSOL Multiphysics软件强大建模与计算功能,建立混凝土重力坝断面二维渗流场与应力场耦合模型,选择结构力学模块和描述流体流动的Richards方程模块,利用出渗面混合边界求解方法确定渗流自由面,以此研究正常蓄水情况下渗流场和应力场耦合作用的影响,并与不考虑耦合作用进行对比。结果表明:(1)考虑与不考虑耦合作用时的渗流场、应力场与位移场分布规律基本一致,但耦合作用对混凝土重力坝渗流场、应力场与位移有较明显的影响;(2)耦合作用使坝体浸润线位置稍微偏低,渗流场等势线偏向下游,坝基扬压力变大;(3)耦合作用使坝体总体应力增加,坝体上游拉应力与下游压应力增大,坝踵处的应力集中加剧。研究成果对混凝土重力坝设计具有参考价值。     

中国是世界拱坝大国也是世界拱坝强国——在《特高拱坝建设总结及安全运行管理研究》会议上的发言

中国拱坝数量占全世界的40%,数量最多;世界最高的三座拱坝都在中国,因此中国是世界拱坝大国。中国解决了岩溶地区拱坝防渗、狭窄河谷拱坝大流量泄洪等技术难题,发展了碾压混凝土拱坝筑坝技术。中国学者首创大坝混凝土标号分区技术,首创混凝土坝温度应力理论体系,解决了大坝裂缝这一世界性难题;建立了拱坝优化理论、混凝土坝仿真分析方法、混凝土坝有限元等效应力方法、混凝土坝数值监控方法等,在拱坝设计和科研上取得了全世界最多的重要成果,因此中国既是世界拱坝大国,又是世界拱坝强国。     

胶凝砂砾石坝简化施工温控措施研究

胶凝砂砾石坝作为一种新坝型,具有安全性高、经济环保、施工快速等优点,但仍有诸多问题需要解决,尤其要推广应用到高坝工程中。本文根据胶凝砂砾石坝的材料特性和施工工艺,提出简化其施工温控措施的设想,以一座百米级胶凝砂砾石坝为例,采用三维有限元法对其简化温控措施前后的温度场和应力场进行仿真分析,仿真分析计算结果为胶凝砂砾石坝简化温控措施、加快施工速度提供了依据。     

导热性能各向异性对碾压混凝土坝温度场的影响

将碾压混凝土坝视为具有各向异性导热性能的均质体，通过在垂直于层面的竖向和平行于层面的横向采用不同导热系数来考虑层状结构对坝体内热量传导的影响，由傅里叶定律导出了考虑导热各向异性时的温度场有限元计算公式。通过对简化模型和算例的分析得出了坝体材料导热性能各向异性对坝体温度场分布的影响规律。     

非均质各向异性体温度场的有限元解及裂缝漏水对温度场的影响

文中给出了非均质各向异性体温度场有限元解法的通用公式,利用这套公式,既可以计算混凝土坝体,也可以计算坝体接缝,把混凝土坝体的计算和接缝的计算统一起来了。文中还给出了裂缝漏水对温度场影响的计算方法。     

论混凝土拱坝有限元等效应力

有限元法计算功能很强,但由于应力集中,难以直接用于混凝土拱坝体形设计,本文首先说明采用笔者提出的有限元等效应力可以解决这一矛盾,然后给出它的计算方法和计算结果,最后说明有限元等效应力的控制标准。笔者提出的上述方法和控制准则已为我国《混凝土拱坝设计规范》( DL/T 5346-2006 )所采用。     

碾压混凝土拱坝温度应力场仿真研究

拱坝是固结于基岩的空间壳体结构,体型较为复杂。针对拱坝易存在的温度裂缝问题,结合碾压混凝土拱坝的施工特点及进度计划,采用三维有限元浮动网格法进行温控仿真研究计算。计算结果表明：在高温月份控制碾压部位坝体混凝土的入仓温度,对不同区域碾压的混凝土进行初期、中期和后期冷却,最大温差和最大应力均可满足拱坝温控设计要求。计算结果为预防坝体混凝土开裂提供了重要理论依据。     

混凝土重力坝功能叠合区坝体应力计算方法探析

基于重力坝功能叠合区受力结构体系复杂、不易评价坝体应力安全的特点,以某水利枢纽工程的混凝土重力坝的安装间坝段为例,对坝体应力计算模型的建立、计算方法的选择以及计算结果进行了对比分析。分析计算过程中,采用材料力学方法在高水位工况坝体上游面出现了约0.1Mpa的拉应力,然后通过建立考虑结构整体受力的计算模型和采用有限元法计算,得出了所有工况坝体均处于受压状态的合乎标准要求的结果。研究表明,对于类似功能叠合区的特殊体型的大坝坝体应力分析计算,如果采用偏保守简化的计算模型和材料力学法进行计算,得出的计算结果过于保守,并影响安全评价结论;因此采用有限元方法,通过细化计算模型,进行更切合实际的受力分析,以便得出更加准确的大坝安全性评价结论。     

静水条件下超疏水性对混凝土 I 型裂缝扩展的影响

高水压力随水流浸入作用于结构缺陷或裂缝缝面导致结构开裂或裂缝扩展的工程问题在国内外多座高坝中均有发生。超疏水混凝土表面对水分具有较强的排斥作用，水流浸入裂缝的范围小于普通混凝土，对于上述工程问题应具有抑制作用。为此，将裂缝受力扩展考虑为 Boussinesq 问题，并借鉴 Westergaard 应力函数，推导了集中荷载下的缝面位移函数和均布荷载下的缝面位移和裂缝延长线应力函数。根据应变能释放率理论，建立了水流入浸导致裂缝扩展的计算模型与迭代步骤，可以进行不同疏水性材料裂缝扩展的定量分析。算例分析表明，相对普通混凝土，超疏水混凝土对高水压下的裂缝扩展具有较好的抑制作用，而且超疏水混凝土裂缝尖端具有更好的应力状态。