考虑流固耦合的充水式橡胶坝自振特性研究

为保证实际运行中橡胶坝的结构安全,考虑坝体和水体流固耦合的相互作用,利用有限单元法计算了充水式橡胶坝的自振频率和周期,研究了不同坝高、内压比及上游挡水等对橡胶坝自振特性的影响。结果表明,充水式橡胶坝的振动为坝体的整体振动,自振频率较小,振动方向主要为顺河向;随着坝高的升高,坝体的基频变小,自振周期变大;随着内压比的增加,坝体的基频变大,自振周期变小;上游挡水时的自振频率较无水时的有明显降低,可为橡胶坝设计提供参考。     

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。     

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.     

不同胶凝材料用量下的胶凝砂砾石坝体应力与变形特性分析

为定量分析胶凝材料用量对胶凝砂砾石坝体应力与变形的影响,基于摩尔-库伦模型和蔡新提出的非线性本构模型,利用FLAC3D有限元软件,计算了坝高50 m级的胶凝砂砾石坝的应力应变情况。结果表明,随着胶凝材料用量增加,坝体位移减小,应力增大,且非线性模型算得的位移更大;当胶凝材料用量低于60 kg/m³时,摩尔-库伦线性本构模型算得的主应力均为压应力,蔡新的非线性本构模型算得的主应力出现拉应力,故非线性本构模型能更好地体现胶凝砂砾石坝的薄弱部位,为胶凝砂砾石坝实际工程建设提供参考。     

哈达山工程土坝地震反应三维有限元分析

以哈达山水利枢纽坝址区地震为例,采用三维非线性有限元法建立了土坝和坝基的三维非线性有限元模型,并根据提供的地震动加速度曲线采用动力时程分析法对大坝进行地震反应分析。结果表明,设计地震作用下坝体的加速度、位移和应力反应均小,地震永久变形不明显,约为最大坝高(含坝基覆盖层)的0.10%,整体稳定性满足要求,设计方案合理。     

基于ABAQUS的重力坝三维非线性静动力分析

以在建的大华桥碾压混凝土重力坝为例,采用ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性本构模型,模拟了大坝在静力荷载与地震荷载下的工作性态,对比分析了坝体材料的线性与非线性对大坝应力位移的影响及坝体在地震作用下可能出现的损伤破坏区及其规律.验证结果表明,坝体材料采用非线性比线性更能反映实际坝体应力分布与位移规律及坝体的损伤破坏区,为混凝土重力坝的震害研究提供了参考依据.     

高土石坝动力反应研究

针对复杂超高应力条件下粗粒筑坝材料的动力变形特性较复杂问题,采用反映粗粒筑坝材料振动硬化特性的动力模型及考虑初始固结围压影响的粗粒料动力残余变形模型,利用试验动孔压比与动剪应力比关系曲线计算动孔压的方法研究了高土石坝的动力反应特性.计算结果表明,大坝遭遇场地谱人工波的最大水平向加速度反应为3.97 m/s2,位于坝项部位;暨直向地震永久变形占坝高的0.17%;受水库蓄水的影响,坝体上游坡的永久变形较下游坡更明显;地震过程中坝体心墙料、反滤料和坝基砂层的动孔压比均小于0.3,不会发生液化;建造于基岩上的高土石坝具有良好的抗震性能.     

马堵山重力坝动力响应分析及安全评价

根据马堵山碾压混凝土重力坝的工程地质条件,选择典型坝段建立坝体和坝基的三维有限元模型,采用反应谱法计算分析了该坝的动力响应,研究了该坝的位移、应力和地震加速度的响应及其变化规律,并分析了坝体位移和应力在地震作用加载后的变化情况.计算结果表明,在设计地震作用下,坝体的最大动位移为7.59 mm,发生在坝体顶部;坝体的最大动应力为1.8 MPa,出现在坝踵部位;最大动加速度为1.466 m/s2,发生在坝体顶部.该坝在设计地震作用下强度满足要求.     

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。     

深覆盖层土石坝三维有限元应力应变分析

采用邓肯张E-B非线性模型对某深覆盖层坝基上沥青混凝土心墙土石坝进行了三维有限元应力应变分析,采用无质量地基模拟坝基和山体对坝体沉降变形和应力的影响,给出了深覆盖层上坝体的应力和变形特点,特别是沥青混凝土心墙上的应力、位移分布特点,为大坝的安全设计提供理论依据。     

基于扩展有限元法的重力坝水力劈裂分析

利用扩展有限元法模拟裂纹扩展的优势,考虑裂纹面上水压力的作用,给出了重力坝裂纹水力劈裂问题的有限元实现方法,对重力坝裂纹水力劈裂进行数值模拟分析。计算结果表明,考虑水力劈裂作用的裂纹尖端周围应力集中更加明显,且不考虑水力劈裂作用的最大裂宽、坝顶最大位移及坝踵位移均小于考虑水力劈裂作用的相应位移。     

碳纤维复合芯导线输电塔体系地震响应

基于碳纤维复合芯导线所具有的优点,运用数值模拟方法建立了碳纤维复合芯导线和传统钢芯铝绞线输电塔体系三维有限元模型,采用时程分析法,考虑了导(地)线的几何非线性,研究了一致激励和非一致激励地震作用下导(地)线输电塔体系的地震响应,得到了两种塔—线体系的塔顶位移和加速度、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度、导线轴力的时程曲线。结果表明,碳纤维复合芯导线—输电塔体系与钢芯铝绞线—输电塔体系相比,塔顶最大位移、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度均较小,一致激励地震作用与非一致激励地震作用的地震响应相差较大,非一致激励地震作用下比一致激励地震作用下的导线中点和挂点轴力大。     

充水式橡胶坝坝高与坝袋充水量、堰顶水头的关系

坝高作为橡胶坝的一项重要参数,对橡胶坝塌坝泄水和立坝蓄水具有显著影响。通过物理模型试验的方法设计6种坝高的充水式橡胶坝,对影响坝高的主要因素坝袋充水量和堰顶水头进行试验研究并分析其间的关系,拟合出经验公式。结果表明,橡胶坝坝高随坝袋充水量的增加而变高;当实际坝高未达到设计坝高时,在同一坝袋充水量下,坝高随堰顶水头的增大而变高;当实际坝高等于设计坝高时,堰顶水头对坝高的影响变小,坝高几乎不再随堰顶水头变化。     

曲线重力坝的动力特性和地震反应分析

以某典型混凝土曲线重力坝为例,充分考虑坝体、推力墩、溢流墩和岩基的相互作用,采用空间组合有限元直接滤频法求解地基—坝体系统的自振频率、周期和振型,按振型分解反应谱法计算地基—坝体系统的地震反应。结果表明,地基—坝体系统前6阶振型的振动主要是坝体的整体振动,而后面的高阶振动则主要是以坝顶或下游表面溢流墩的局部振动为主,地基的振动量很小;正常水位下地震时坝体的最大动位移发生在坝顶的顺河流向,最大值为22.1 mm,地基的位移很小;正常水位下地震时坝体的最大动应力分量发生在靠右岸2/3高程附近的横河流向,最大值为2.78 MPa。     

船用橡胶隔振器冲击刚度曲线试验研究

以船用橡胶隔振器为研究对象,通过跌落试验获取了典型橡胶隔振器的冲击刚度曲线,并定量分析了预压和跌落高度对冲击刚度的影响.结果显示:相同位移下,有预压情况测得的刚度曲线比无预压情况得到的曲线其最大位移明显减小;跌落高度越高,即冲击速度越大,冲击刚度也越大.     

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。     

土工格栅加筋土石坝的试验和数值模拟研究

为进一步了解土工格栅加筋土石坝的变化特性,对土工格栅和堆石料接触面特性进行了拉拔试验,发现接触面上的剪应力较大,且随上覆压力的增加而增加;试验拉拔位移主要为土工格栅的伸长量,接触面上的相对位移较小,因此加筋土石坝数值模拟应设置土工格栅和堆石料接触面变形协调,并将试验结果应用于加筋土石坝的数值模拟中,分析了土石坝加筋前后应力变形特性和动力响应的变化规律。结果表明,加筋对土石坝变形的抑制效果主要体现在地震工况下;加筋后坝体的地震永久变形有所减小,加筋对顺河向的地震永久变形抑制效果大于震陷;加筋后顺河向永久变形指向下游,最大震陷位于坝顶。     

基于反应谱法的某高拱坝动力分析有效振型阶数探讨

多振型反应谱动力分析时,所取振型阶数会影响计算结果的精度和可靠性,而合理的阶数与结构的复杂性有关。以某高拱坝为例,计算了横河向、顺河向、竖直向三个方向地震单独激励下各阶振型参与质量系数及其累计值、对应的位移和应力,以此确定合理的振型阶数。结果表明,各阶振型参与质量系数的大小变化并无明显规律,但当振型阶数达6～7时其累计值将超过90%,此时坝体最大的位移及最大主应力均趋于稳定,其后振型对地震作用效应影响已不超过5%;与横河向和顺河向地震激励相比,需取较多的振型阶数才能得到较为稳定的位移和应力。     

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...