堆石混凝土坝温度应力仿真分析及温控措施研究

堆石混凝土筑坝技术要推广应用到高坝工程中,其温控问题需要研究。本文结合堆石混凝土坝的材料特性和施工工艺,分析了堆石混凝土坝的温控特点,运用大型结构多场仿真与非线性分析系统软件SAPTIS,对堆石混凝土坝不同温控措施下的温度场和应力场进行了仿真分析,提出了堆石混凝土坝的温控措施,可供同类工程参考。     

混凝土重力坝整体结构安全评价

为了突破当前重力坝评价体系中只着眼于独立坝段而忽略整体作用的趋势,以国外某工程中的混凝土重力坝为例,建立重力坝全坝段有限元分析模型。考虑混凝土材料、地基岩体的动力非线性特性,采用接触非线性单元模拟不同坝段之间的横缝状态;通过对不同坝段坝体的位移、应力的计算和分析,研究坝体在不同荷载工况下的静动力响应、屈服特性与破坏模式,对重力坝全坝段的安全性能作出整体评价。研究采用的评价方法成果合理有效。     

桩基础泵站结构非线性有限元分析研究

运用大型有限元分析软件ABAQUS,采用Mohr-Coulomb准则作为土体的屈服准则,在桩土间设置接触面模拟桩土间的相互作用,对沙河站工程的灌注桩进行了三维非线性有限元仿真模拟,分析了该工程在荷载作用下桩基的位移及应力,从而进一步了解了灌注桩的工作性态,为工程运行管理提供了一定的依据.     

横观各向同性地基上的碾压混凝土重力坝应力应变研究

碾压混凝土重力坝结构简单,施工方便,应用广泛。在实际工程中,经常会遇到地基的各向异性问题。应用非线性有限元结构分析软件ABAQUS,以某碾压混凝土重力坝的岸坡坝块为研究对象,建立了碾压重力坝的三维有限元计算模型。在正常蓄水工况下设置了六组水平向与铅直向弹性模量比值不同的计算组,通过对比分析,研究其可不考虑各向异性的材料比值区间。     

SAPTIS：结构多场仿真与非线性分析软件 开发及应用（之一）

介绍大型结构多场仿真与非线性分析软件SAPTIS,包括软件中所采用的单元类型、方程求解方法、大坝全过程仿真的开挖浇筑模拟方法、水化热模型、通水冷却模型、温度边界条件、弹性模量模型、徐变度模型、自生体积变形以及掺MgO混凝土特性等,还给出了分析结果表达方式。该软件已成功应用于三峡、二滩、龙滩、小湾、溪洛渡、锦屏、丹江口等四十余个大中型水利水电工程的混凝土坝和其他结构温度场、应力场仿真分析、温控防裂和大坝真实工作性态研究,取得了良好的经济效益。应用成果表明,SAPTIS采用的计算模型能正确反映混凝土材料的热学特性、混凝土结构的应力和变形特性,具有计算速度快、计算规模大、结果精度高等优点。     

不同屈服准则对高拱坝安全度评价的影响分析

为深入认识溪洛渡拱坝安全情况,首先对目前常用的二参数屈服准则及扩展形式对非线性超载计算结果的影响进行研究,结果显示,屈服准则、材料屈服后强度变化方式及是否考虑压坏对拱坝安全度影响十分明显。采用Drucker-prager准则所得内接超载安全度最小,Mohr-coulumb准则较大,Drucker-prager准则外接最大,不同屈服准则得到的安全度不同;同时理想弹塑性材料安全系数最大,单一拉强度软化次之,拉强度和粘聚力同时软化最小;在考虑混凝土材料压坏作用时,安全度会大幅降低。最后研究了工程实例溪洛渡拱坝,进行了安全度计算分析。     

SAPTIS:结构多场仿真与非线性分析软件开发及应用(之四)

本文重点介绍大型结构多场仿真与非线性分析软件SAPTIS的水管冷却模拟功能及其在工程的应用情况,SAPTIS软件可提供等效算法和精细算法两种模拟水管冷却效果的功能,文中分别从平面二维和空间三维的角度对比分析了等效算法和精细算法的异同点所在,等效算法可以从平均意义上模拟水管冷却效果,具有计算简单、规模较小的特点,而精细算法则可以以较高的精度模拟出水管周边的温度分布,但需要进行精细网格剖分,计算工作量大。因此,相对而言,等效算法在工程中的适用性更好,应用也更为广泛;文中最后简要介绍了水管冷却模型在国内几个特高拱坝中应用的实例。     

齿墙对提高重力坝动力稳定性的时程法分析

采用有限元分析软件ABAQUS,以规范反应谱人工地震波作为输入,基于Mohr-Coulomb屈服准则,依据规范的Westergard公式在坝面设置附加质量单元,考虑大坝-库水相互作用,采用无质量地基模型输入设计地震动,黏弹性吸波边界模拟地震动能量向无限远域逸散的地基辐射阻尼效应,应用应力积分法分析了齿墙对重力坝坝体特征位置应力、相对位移和抗滑安全系数的时程影响,所得结论对类似地震地质条件下的相似体形的混凝土重力坝工程动力稳定性评价具有良好的参考价值。     

重力坝深层抗滑稳定失稳判别标准探讨

深层抗滑稳定是重力坝设计中的重要问题。传统的刚体极限平衡法虽然计算简单且有丰富的工程实践,但无法分析坝基的破坏发展过程。数值分析可以模拟坝基应力、变形和破坏机理,在深层抗滑稳定分析中逐步得到广泛应用。基于有限单元法和有限差分法,通过强度折减分析重力坝深层抗滑稳定,探讨了不同失稳判别准则下稳定安全系数的差异性。以葛洲坝水利枢纽为例,采用有限单元法和FLAC3D显式差分法进行了重力坝深层抗滑稳定分析。结果表明,采用塑性区贯通判别准则进行抗滑稳定分析可行有效,控制标准可取为塑性区达到建基面宽度的15%。研究成果可为重力坝深层抗滑稳定设计提供参考。     

强地震作用下混凝土重力坝响应特性分析

研究了混凝土重力坝在高强度地震作用下的响应特性,分析了在地震峰值加速度不断增加时坝体屈服区域的发展方向。针对两个典型坝段,运用混凝土塑性损伤模型模拟了其结构的非线性特性。考虑了地震情况下动水压力的作用,通过动力有限元时程分析法计算了不同地震条件下两个坝段的动态响应。计算结果表明:当地震加速度较小时,重力坝只在坝踵区域出现小部分屈服,坝体能正常工作。若提高地震烈度,则局部损伤会纵深发展到达灌浆廊道部位,坝体会形成贯穿上下游的屈服区域并逐渐扩大致使结构失去稳定性。经两个坝段计算结果相互比较,得到了混凝土重力坝在强震作用下的非线性破坏形式,较为真实地反映出坝体的响应。     

Hoek—Brown准则在黑泉水库边坡稳定中的应用

详细介绍了最新的Hoek-Brown屈服准则,并结合黑泉水库边坡工程,基于强度折减法计箅边坡安全系数,与等效Mohr-Coulomb屈服准则数值模拟对比,得出基于Hoek-Brown屈服准则的模拟计算结果与Mohr-Coulomb屈服准则的一致并且正确的结论.与Mohr-Coulomb屈服准则相比,Hoek-Brown屈服准则采用基于应力水平的塑件流动法则,更好地体现了节理岩体的变形和破坏机理,可有效反映岩体的非线性破坏特征,更加接近工程实际,适于节理岩体的强度计算及稳定性分析.     

基于混凝土双轴强度准则的重力坝可靠度分析

目前重力坝的可靠度研究主要集中在建基面抗滑稳定等方面,对基于不同强度准则的重力坝可靠度分析研究成果相对较少.本文首先介绍了采用的双轴强度准则、广义随机空间内的可靠度分析方法,然后采用线弹性有限元法,对基于混凝土双轴强度准则的某重力坝可靠度进行了分析.     

龙滩碾压混凝土重力坝非线性应力和承载能力研究

针对龙滩碾压混凝土重力坝的特点，采用多种非线性分析方法研究坝体的应力和承载能力。考虑碾压混凝土损伤软化和扩容等实际性质，提出用稳定性分析方法研究重力坝的承载能力，给出失稳的判别准则，使重力坝承载能力的分析建立在一个严谨的力学基础之上。最后对于采用多种理论得到的研究成果进行了分析和比较。     

重力坝的优化设计

重力坝是一种应用很广泛的坝型,本文提出重力坝断面优化设计数学模型,用复形法求解重力坝结构非线性约束最优化问题,最后结合工程实例做了验证。     

重力坝坝基深层抗滑稳定模糊随机可靠度分析

根据经典可靠度理论计算方法在重力坝抗滑稳定分析中的应用,深入考虑影响结构稳定性的基本变量模糊性以及失稳准则模糊性,得到重力坝模糊随机可靠度计算模型。该文选用当量转换的方法处理模糊变量;采用水平截集的方法处理失稳准则模糊性。应用工程算例验证,模糊随机可靠度方法在重力坝抗滑稳定分析中的合理性。     

应用ANSYS软件进行碾压混凝土重力坝非线性有限元静力和动力分析

采用美国ANSYS结构分析软件,通过对喀拉朔克水库碾压混凝土重力坝方案进行非线性有限元静力和动力分析,研究探讨了坝体及基础在各种工况下的变形和应力规律,以了解坝体和基岩在设计条件下的工作形态,对方案的可靠性进行了评价。     

重力坝高压水劈裂模拟方法与特高重力坝设计准则初步探讨

本文提出了全级配混凝土试件单轴拉、压应力作用下高压水劈裂模拟试验新方法,并运用断裂力学对试验结果进行了分析和参数校核,推导了判定重力坝坝踵是否会发生水力劈裂的分析公式。基于试验、计算分析和国内外高重力坝比较研究,初步给出了评估特高混凝土重力坝是否可能发生高压水劈裂的断裂力学条件,经比较可初步用于评判重力坝抗高压水劈裂能力。基于工程比较研究,提出了200m以上特高重力坝,设计准则中需要考虑高压水劈裂的影响。当前国内外采用的重力坝设计准则,对特高重力坝,尤其是碾压混凝土重力坝,都有可能出现偏于不安全的情况。     

新发水库重力坝三维有限元仿真分析

结合工程实例,采用三维有限元软件(ANSYS)对重力坝在3种工况下的应力应变进行了分析。计算结果表明:坝体的应力分布符合有限元计算的一般规律,反映了重力坝的实际应力分布情况,验证了方案的可行性,为该重力坝的设计提供依据。运用有限元软件(ANSYS)对重力坝应力应变进行计算可节约时间,提高工作效率,具有较大的实用价值。     

基于接触模型的重力坝稳定分析

重力坝的深层抗滑稳定是大坝安全重要内容之一。基岩中的软弱结构面是造成大坝失稳的关键因素。采用接触单元模拟坝基结构面的法向和切向行为,通过分析不同折减系数下接触面的滑移状态和关键点的位移变化规律来综合评价坝基的稳定性。以中国某重力坝为例,建立三维非线性有限元模型,分析了在不同折减系数下坝体-地基系统的接触面滑移状态、关键点位移变化规律,并对大坝的稳定性进行了综合评价。     

应用ANSYS软件进行碾压混凝土重力坝非线性有限元静力和动力分析

采用美国ANSYS结构分析软件，通过对喀拉朔克水库碾压混凝土重力坝方案进行非线性有限元静力和动力分析，研究探讨了坝体及基础在各种工况下的变形和应力规律，以了解坝体和基岩在设计条件下的工作形态，对方案的可靠性进行了评价。