高拱坝建基面相对损伤面积敏感性分析

基于损伤本构关系的非线性有限元能较为真实地模拟拱坝的实际工作性态,但用于高拱坝安全度评价时水压力和温度荷载、坝体混凝土的弹性模量和抗拉强度、地基岩石的弹性模量等均具有随机性。以某高拱坝为例,以温降荷载组合作为基本研究工况,根据地形地质条件和坝体体形及施工过程,建立高拱坝非线性有限元计算模型,通过正交试验法建立18种计算方案,得到不同方案下上下游面、建基面相对损伤面积,再运用无量纲化和多元线性回归分析的方法计算建基面相对损伤面积与各影响因素之间的关系。结果表明,建基面相对损伤面积与水荷载、温降荷载呈正相关,与地基岩石弹性模量、坝体混凝土弹性模量、坝体混凝土抗拉强度呈负相关。对建基面相对损伤面积的影响程度从大到小依次为水荷载、地基岩石弹性模量、坝体混凝土弹性模量、坝体混凝土抗拉强度、温降荷载。     

陡倾阶梯式复合建基面上进水塔的抗滑稳定分析

某高耸进水塔的建基面为陡倾阶梯式复合建基面,受力机理较为复杂。为验证其抗滑稳定性,借助ANSYS有限元分析软件,建立陡倾阶梯式复合建基面上进水塔的三维有限元模型,计算陡倾阶梯式复合建基面上的正应力和剪应力,并积分得到各平面的法向力和切向力,利用抗剪断强度公式计算进水塔的抗滑稳定性。结果表明,进水塔抗滑稳定性满足稳定要求;进水塔建基面上最大压应力不超过2.3 MPa,满足地基允许承载力要求;塔背撑墙与基岩交接面存在很大的顺水流向拉应力,需采取相应的工程措施。     

大孔口拱坝工作性态研究

拱坝坝身开设大孔口对拱坝工作性态影响较大,对此,根据某坝身开设大尺寸泄洪孔的拱坝初设体型,建立了可反映坝址地形地质条件的有限元模型,研究了该拱坝初设体型、无联系梁及拱坝加高3种方案下的应力分布规律,并对坝基面进行等效应力处理。结果表明,联系梁完全失去作用时坝体仍能安全运行,拱圈加高后对减小坝体应力无显著效果,初设体型在等效处理后的应力大小满足规范要求,证明了该拱坝的初设体型的设计合理性,为工程的后期建设和安全运行提供了指导。     

基于矢量和安全系数法的乌东德拱坝坝肩稳定性分析与评价

针对影响拱坝坝肩稳定性因素诸多问题，以乌东德高拱坝为例，采用非线性有限元数值分析法与矢量和安全系数法，分析了影响拱坝坝肩稳定的因素。计算结果表明，不同工况和影响因素下，坝肩岩体具有较高的矢量和安全系数；相对于比较方案，可研方案建基面的选择更合理；当裂隙连通率达到30%以上时，坝肩岩体不满足稳定性要求，需进行加固处理；拱端与上、下游基岩采用摩擦连接对拱端的受力更有利。     

钢筋混凝土面板坝不同筑坝材料分析对比

本文阐述了两种不同筑坝材料砂砾石与 计、填筑料分区设计、以及施工优越性做了开采石的工程特性;根据国内外已建或在建 分析对比。为同时具有砂砾石及开采石的坝面板坝的实践经验,对分别以砂砾石及开采 址区混凝土面板坝填筑料设计时参考,并提石为筑坝材料的钢筋混凝土面板坝坝坡设 出了相应的建议。钢筋混凝土面板坝不同筑坝材料分析对比@杨智睿~~     

拱坝有限元分析及GTSTRUDL应用研究

本文介绍了目前国内外用有限元法分析拱坝的现状及水平,从单元类型、动力及非线性分析、应用软件的开发等方面论述了拱坝有限元计算的价值及应用前景.提出了便于应用网格自动生成技术的统一力学模型及离散化方案,这种模型充分考虑了坝肩与基础变形对拱坝应力分布的影响以及坝体与坝基的整体结构作用,使用了三维六(五)面体二次曲边块体单元,具有较高的计算精度.首次把GTSTRURUDL CAE系统用于拱坝有限元分析取得了良好效果.表明,GTSTRUDL是拱坝应力分析的强有力工具,采用本文所建议的统一力学模型及方法,可提高拱坝计算的水平及效率.最后给出了工程算例并与拱梁分载法的结果作了比较.     

不同冻融循环次数下胶凝砂砾石抗冻性能的试验研究

为研究胶凝砂砾石的抗冻性能,做了不同水胶比和养护龄期的标准试件的室内试验,研究了不同冻融循环次数下试件的抗压强度。结果表明,水胶比由0.6增大至1.4时,胶凝砂砾石抗压强度先增大后减小;水胶比为1.0时,胶凝砂砾石抗压强度最大。经历冻融作用后,水胶比为1.0的胶凝砂砾石试件的抗压强度仍最大。不同养护龄期下胶凝砂砾石的抗压强度差别较大,养护龄期越长,冻融循环作用后的抗压强度越大。相同冻融循环次数下,养护龄期为28d的胶凝砂砾石比养护龄期为7d的胶凝砂砾石的抗压强度高出57%~76%左右。     

李家峡水电站坝肩开挖岩体的声波测试

本文对声波试验的原理、方法作了简要介绍,并结合李家峡水电站工程一年来的实测资料,对该水电站两岸坝肩的波速分布;岩体的各向异性;波速与预裂孔线密度药量的关系;用锯末减震对水平建基保护;爆破对建基面影响的探测等问题进行了分析研究.     

修正的Mohr-Coulomb准则在重力坝建基面抗滑稳定分析中的应用

针对有限单元法在重力坝建基面抗滑稳定控制中量化标准缺失的问题,采用自适应隐式本构积分算法推导了修正的Mohr-Coulomb准则,通过ABAQUS编写成UMAT子程序,用于重力坝建基面抗滑稳定分析,并针对典型重力坝坝型选取常见下游坝坡率,应用强度折减系数法分析了同一网格尺寸下不同坝高对建基面屈服区的影响。结果表明,在对应建基面屈服区贯通率达到15%时的强度折减系数随坝高增加而降低,且在强度折减系数小于1.8时建基面的屈服范围与坝高呈正相关,强度折减系数为1.6时具有明显的线性关系,并结合工程实例验证了结论的可靠性。     

高拱坝边坡开挖面质量快速评定与实践

以我国西部某高拱坝边坡开挖面为例,利用三维激光扫描技术快速、全面地获取开挖面点云数据信息,制定合理的数据采集流程,对所采集的开挖面空间数据信息进行处理并建立数据库。在施工现场直接利用点云数据对边坡开挖质量进行实时评价,实现了高拱坝边坡开挖质量快速评价的目标,对加快施工进度和保障施工质量具有重要的工程意义。     

基于Copula函数的混凝土特高拱坝变形风险量化模型

对混凝土坝运行状态的风险量化分析是大坝风险管理中的重要环节,通常使用单个变形监测点数据进行混凝土坝变形风险分析,但对于混凝土特高拱坝,同时还应考虑坝基和坝体的变形状态。因此,提出了一种基于变形监测数据和Copula函数计算混凝土特高拱坝变形风险率的方法。以四川锦屏一级混凝土特高拱坝为例,先通过构造反映变形监测量残差与风险率关系的风险概率函数,分别得到坝体和坝基变形监测量风险,再结合Copula函数考虑坝体变形和坝基变形风险的相关关系,得到锦屏一级混凝土特高拱坝的多变量变形风险率,取2014年7月2～26日变形风险进行分析,对比仅考虑坝体变形变量和同时考虑坝体、坝基变形变量的结果,多变量变形风险率考虑大坝两重要部位的风险,结果更加安全可靠。     

高坝极限抗震能力研究方法综述

概述了土石坝和混凝土坝极限抗震能力的研究背景,并对其数值计算和模型试验方法进行了系统梳理和评价。提出在分析模型中应考虑尽可能多的影响因素,在拱坝和重力坝的极限抗震能力分析中,应考虑地基中可能滑动块体的作用和影响。对土石坝而言,建议结合地震波沿坝体放大、坝坡稳定、大坝地震永久变形和液化等因素综合判断极限抗震能力。对混凝土坝而言,建议通过考察坝体是否有贯穿性开裂、坝基交接面(或深层滑动面)的开裂是否已超过灌浆帷幕、动力求解过程是否收敛等来综合判断极限抗震能力。     

白鹤滩拱坝三维有限元分析

采用三维线弹性有限单元法对白鹤滩拱坝进行了多工况多方案分析研究。计算结果表明，坝体应力分布合理，应力水平与同类拱坝相当，基础变形模量在一定范围内上下浮动对坝体应力影响不大。     

基于锥体理论的三维拱坝无限地基SBFEM模型

基于锥体动力学理论,提出一种合理的三维拱坝无限地基SBFEM模型,利用具有马鞍面为表面的半无限空间代替拱坝无限地基。经算例验证,该模型精度可靠,能够方便高效地解决拱坝—无限地基的相互作用问题,从而拓展了SBFEM的应用范围。     

拱坝有限元三次等效应力计算方法与控制标准

针对现行拱坝规范中的有限元等效应力法假设应力沿径向线性分布,与拱坝实际应力分布不符的问题,基于最小二乘法采用三次多项式拟合拱坝主要应力分量,提出了拱坝三次等效应力计算方法。对小湾拱坝进行的网格敏感性分析表明,随着计算网格的加密,三次等效应力可收敛到稳定解,据此给出计算拱坝三次等效应力的有限元模型单元剖分方案;对比分析了4座已建拱坝的三次等效应力与线性等效应力后,提出了拱坝三次等效应力控制标准。     

二滩高拱坝坝基灌浆帷幕防渗效果研究

以运行期的二滩拱坝为例,考虑高拱坝坝基存在断层及有自由面排水孔幕情况,利用三维渗流场有限元模拟法、改进排水子结构法和隐式复合材料单元法建立了高拱坝坝基渗流场有限元数值模型,模拟了灌浆帷幕和排水孔幕同时作用时的拱坝实际渗流场,再假设坝基灌浆帷幕失效模拟了该工况下的坝基渗流场,通过比较分析研究了高拱坝坝基灌浆帷幕的防渗效果。结果表明,灌浆帷幕失效后二滩高拱坝坝基渗流场依然可在排水孔幕作用下保持稳定,坝肩部位渗流场稳定性明显降低。     

杨房沟拱坝三维线弹性有限元分析

为进一步分析杨房沟拱坝的稳定性,采用三维线弹性有限元法分析了杨房沟拱坝的基本荷载组合和偶然荷载组合等多工况多方案下的应力变形规律。计算结果表明,坝体应力、位移分布合理,符合拱坝应力和变形的一般规律;且坝体应力水平与国内类似拱坝工程相当,满足设计要求。研究结果为杨房沟拱坝体形深化研究提供参考。     

沙牌拱坝整体抗震安全性评价

以沙牌拱坝为例,将坝体及两岸潜在滑动块体在内的近域地基作为一个体系,考虑坝—基—库水动力相互 作用、坝体混凝土破坏、无限地基辐射阻尼、坝体横缝与坝肩可能滑动岩块结构面的动态接触非线性效应及坝基 裂隙岩体的非线性等因素的影响,研究了沙牌拱坝在不同概率水平地震作用下的地震响应与破坏形态,提出以坝 体控制性位移时程曲线的突变并无限增长、坝基交界面出现贯通性破坏区及有限元计算发散作为拱坝整体失稳的 判据,评价了高拱坝的整体抗震安全性,获得了一些有益的结论,可供借鉴。     

基于内时损伤的混凝土拱坝结构分析方法研究

根据混凝土拱坝筑坝材料力学特性和损伤拉压变形的不同特点,建立了应变空间内统一的本构关系和损伤演化方程,描述了混凝土在复杂应力状态下的力学性能,并以某混凝土单曲拱坝为例,分别采用自编三维有限元数值分析程序、拱梁分载法和有限元等效应力法计算了不同工况下坝体最大主应力值。结果表明,本文所建本构模型正确、有效,为混凝土拱坝结构分析提供了参考依据。     

梯形拱坝渐进破坏过程及极限承载能力研究

鉴于拱坝的破坏过程和极限承载能力是工程安全度的重要参考依据,以位于梯形河谷中的乌巢拱坝为例,基于Drucker-Prager屈服准则,利用强度折减法和超载法对乌巢拱坝进行了弹塑性有限元计算,并联合采用计算收敛、位移突变、塑性区贯通等安全判据,分析了在坝肩断层的影响下乌巢梯形拱坝的渐进破坏过程和极限承载能力。结果表明,对于不同的研究方法,乌巢梯形拱坝塑性区的发育规律有较大差异,但坝体的最终破坏模式相同;坝肩断层使右拱端应力和位移明显增大,对塑性区的空间发展起到限制作用。