用工程类比分析法研究高拱坝坝踵开裂稳定性

本文提出高拱坝坝踵开裂稳定性分析的一种新方法--工程类比分析法,即选择河谷、坝高、体型条件相似的工程,采用同一计算程序,及等同的有限元网格模型进行平行计算,并以已建工程的运行监测资料为依据,对拟建工程的坝踵开裂稳定性作出评价.文中以二滩、Klnbrein拱坝作为类比计算对象,分析了即将兴建的小湾拱坝的坝踵开裂稳定性,并得出若干关于坝踵开裂安全的评价结论.     

用工程类比分析法研究高拱坝坝Zhong开裂稳定性

本文提出高拱坝坝Zhong开裂稳定性分析的一种新方法－－工程类比分析法，即选择河谷、坝高、体型条件相似的工程，采用同一计算程序，及等同的有限元网格模型进行了平行计算，并以已建各的运行监测资料为依据，对拟建工程的坝Zhong开裂稳定性作出评价。文中以二滩、Koelnbrein拱坝作为类比计算对象，分析了即将兴建的小湾拱坝的坝Zhong开裂稳定性，并得到若干关于坝Zhong开裂安全的评价结论。     

拱坝应力分析中的有限元内力法

本文提出了拱坝应力分析的有限元内力法，该法首先按常规方法建立拱坝及地基在水压力，自重等荷载作用下的有限元平衡方程，求解结点位移和单位应力，然后将坝体分解为拱系和梁系，根据拱和梁的内力平衡条件求解指定截面上的约束内力，并进而求解应截面上的内力（弯矩、轴力、剪力等）和坝体内任一点的等效应力。文中推导出了相应的计算公式，并通过对典型的圆筒拱坝和拟建的某高拱坝的应力分析说明了该方法的正确性。     

高拱坝温度荷载计算方法探讨

现行拱坝设计规范中温度荷载是基于无限长自由平板的解析解得出的,且仅考虑了运行期坝体断面的平均温度和等效线性温差,没有考虑非线性温差的影响.这种简化具有一定的近似性,尤其无法反映上下游水位变化区的温度梯度变化较大的空间效应.本文以溪洛渡拱坝为例,分别采用解析法和有限元法分析了大坝的温度荷载,探讨了两者之间的差异.     

超强地震作用下高拱坝损伤开裂行为研究

本文综合应用塑性-损伤耦合模型和接触边界方法,模拟拱坝坝体开裂与横缝开合行为,然后基于有限元仿真方法,分析某高拱坝的强震开裂行为。通过不同温度荷载工况的比较分析,研究温度荷载对拱坝非线性动力响应的影响。计算结果显示：在强震作用下,拱坝下游坝面损伤开裂出现在坝体中上部,而上游坝面损伤集中于坝基交界面附近,同时裂缝张开位移幅值较大,扩展深度较深,严重威胁拱坝整体安全。计算结果还表明：施加不同的温度荷载,拱坝的静力变形不同,导致强震作用下拱坝的横缝张开位移、坝体开裂区域、裂缝张开位移等动力响应存在显著差异。     

高拱坝表孔以上结构受力分析和施工方案探讨——以构皮滩拱坝为例

表孔一般是高拱坝泄洪的主要通道,具有孔口数量多、结构尺寸大、受力状态复杂的特点.它对坝体结构削弱较大,顶部一般设连接大梁以提高大坝上部结构的整体性,而孔道常采用跨横缝布置,孔道两侧闸墩难以同步上升,连接大梁施工难度大.本文以构皮滩拱坝为例,对高拱坝表孔以上结构受力分析和施工方案进行探讨,可供同类工程参考.     

高拱坝坝肩稳定三维地质力学模型破坏试验研究

拱坝作为一种安全性及经济性均较优的坝型,在世界各地都得到了广泛的采用.然而拱坝对地形地质条件的要求较其它任何坝型都高,坝肩的稳定与否,将直接关系到工程的正常运行和安全性.所以拱坝坝肩稳定是拱坝设计中需要重点关注的问题.锦屏一级水电站坝址具备修建高拱坝的优越地形条件,但地质构造较复杂,坝肩抗力体内部存在断层、层间挤压带、煌斑岩脉X及深部裂缝等不良地质构造,直接影响到拱坝坝肩的整体稳定安全性,需要开展坝肩稳定深入研究.本文采用强度储备与超载相结合的三维地质力学模型综合法试验对锦屏一级拱坝坝肩的地形、地质条件进行模拟,研究拱坝坝肩的稳定性.通过破坏试验得出了坝体与坝肩变形及分布特征、坝肩破坏形态和破坏机理,确定了坝肩综合试验法稳定安全度,并针对坝肩薄弱环节提出了加固处理措施建议.     

强震作用下高拱坝损伤开裂研究

本文基于混凝土的力学特性,建立能够反映混凝土动态情况的多轴损伤开裂模型。以等效三维一致粘弹性边界反映远域地基辐射阻尼效应,采用Mohr-Coulomb材料模型模拟坝基裂隙岩体在地震作用下的力学行为,运用非线性地震波动分析方法研究国内某拱坝在强震作用下的损伤开裂过程。通过对大坝的损伤程度以及坝体上、下游面的最大拉应力进行分析,给出大坝的抗震薄弱部位,并对其抗震安全性进行了评价。研究揭示拱坝动力损伤灾变机理,为高拱坝抗震安全评价提供一种分析途径。     

超载过程中高拱坝坝肩推力角的研究

本文采用基于D-P准则的理想弹塑性三维有限元分析以及一种高精度的基于体积积分的拱端推力确定方法,结合国内一个典型的300米级高拱坝三维弹塑性有限元整体分析成果,研究分析了超载过程中拱端推力的非线性重分布规律,以确定拱坝-坝肩非线性相互作用。研究结果表明:高拱坝超载过程中各高程段的推力角均有所增加,这反映了拱坝具有较高超载能力的内在机制,也说明基于刚体极限平衡法的拱坝坝肩稳定分析成果偏于安全。     

浅论拱坝坝肩抗震稳定

本文从拱坝震害,分析了拱坝抗震的特点、薄弱部位和坝肩动力失稳的过程,指出了拱坝坝肩抗震稳定分析与边坡稳定分析的不同之处,探讨了失稳安全系数的定义和意义,最后,回顾了基于现行抗震规范要求的刚体极限平衡方法并指出了其局限性,以及“九五”攻关期间所采取的改进措施,提出了更切近实际,能反应拱坝抗震稳定诸特点,从概念和方法上都有别于传统的刚体极根平衡法的新的拱坝坝肩抗震稳定分析方法,以及与之相配套的以坝体为主体的坝肩岩体稳定的工程安全准则。     

高拱坝极限抗震能力研究之挑战

我国西南地区在建和拟建的多座高拱坝抗震安全问题十分突出,大坝抗震安全是我国西部大开发战略中水利水电建设工程无法避让和必须面对的严重挑战,研究拱坝系统极限抗震能力是确保地震时不发生库水失控下泄的关键课题之一。拱坝系统极限抗震能力的研究包括数值模型方法和物理模型动力试验方法。在实际拱坝震害资料匮乏的情况下,物理模型与数值模型两种研究途径的成果,相互验证、相互补充,进而对拱坝系统极限抗震能力获得更加全面、更加完整的认知。拱坝系统振动台动力模型破坏试验是对十分稀少的实际强震条件下拱坝系统地震响应观测资料的重要补充,从而为探索拱坝系统在地震作用下的损伤发生、发展规律,为研究拱坝系统极限抗震能力提供重要依据。     

小湾高拱坝上游坝踵人工短缝设置效果的深入分析

在已有研究成果的基础上,对小湾高拱坝坝踵附近人工短缝的设置效果进行全面、深入分析。采用无厚度的接触单元模拟人工短缝的工作性态,坝体混凝土本构模型采用单轴等效拉伸软化模型,分别采用整体模型和子模型对不同人工短缝设置高程、不同的缝内水压力进行了比较分析。从运行期的整体仿真计算结果来看,小湾拱坝设上游人工短缝后,坝踵应力可以得到较大的改善,且对坝体的整体性影响较小。为了更加合理地评价高拱坝人工短缝设置的效果,建议同时考虑施工期和运行期的荷载进行综合分析计算,为小湾拱坝人工短缝的设计提供科学依据。     

大岗山和溪洛渡高拱坝强地震损伤比较分析

采用损伤力学方法对大岗山抛物线型双曲高拱坝进行了强地震损伤破坏分析,获得了大坝的破坏状态和趋势,通过和大连理工大学抗震研究所对该坝模型的试验结果对比.验证了分析的合理性.为研究其他同类型高拱坝在相同强震下的破损响应,选取了溪洛渡高坝进行分析.借鉴大岗山高坝模型破坏试验和数值分析结果,对比分析获得了溪洛渡大坝的合理破坏趋势.研究获得两座高坝的损伤破坏模式和率性对坝体混凝土动强度的影响,分析结果可有效判断大坝的工作性态和了解大坝的抗震安全性能.本文工作为实际类似高拱坝设计、分析及安全评价提供了依据.     

二滩拱坝安全监测资料分析

二滩水电站混凝土双曲拱坝坝高240m,是已建成的中国第一高坝和世界同类型第三高坝,拱坝自1998年下闸蓄水至今已经安全运行10年.本文对高拱坝安全监测设施布置和监测方法行了总结,对较长系列的变形、应力、温度场、渗流和渗压等监测资料进行了全面的分析和整理.监测结果和定期检验表明,二滩大坝的工作性态正常,其监测设计与运行管理措施是合理和有效的.相关经验可为我国在建和拟建的高拱坝工程提供有益的借鉴.     

二滩拱坝安全监测设计及优化研究

大坝安全监测设计指导和控制着安全监测工作的进行 ,安全监测的效果和作用与监测设计质量有很大关系。为此 ,本文对二滩混凝土拱坝的安全监测设计结果进行了优化研究 ,并提出了一些改进意见和建议。     

溪洛渡高拱坝蓄水期谷幅变形特性与影响因素分析

水库蓄水诱发的库岸变形现象对坝工结构的工作性态和工程整体的安全状态都有直接影响,及时掌握水库蓄水期间库岸岩体及坝工结构的真实变形状态,对于工程安全具有重要意义。针对我国溪洛渡高拱坝首次蓄水期间出现的显著的河谷谷幅收缩问题,收集整理了库区岩体及坝工结构的变形监测资料,通过统一坝体外观监测系统和内部垂线监测系统的基准点,获得了拱坝坝体及坝基岩体的真实变形状态,总结了坝体与库岸岩体变形的时空分布规律,认为坝体变形已受到坝址岩体变形的影响。在此基础上,本文通过建立逐步回归模型,分析了河谷谷幅发展过程与库水位、气温及其他作用因子的相关性,结果显示谷幅收缩过程主要由其他作用分量主导,而与库水位及气温的相关性较小。鉴于当前河谷谷幅收缩的趋势仍未完全收敛,对于谷幅收缩现象亟需进行机理研究以预测其未来发展趋势。     

SV波斜入射下高拱坝地震反应分析

基于黏弹性人工边界结合显式有限元法的时域波动分析方法,通过三维平面地震波倾斜入射的输入方法,结合小湾拱坝研究了SV波斜入射对拱坝地震反应的影响。结果表明:SV波斜入射角度对拱坝地震反应的影响规律与P波斜入射作用下的情况有着显著的不同,SV波斜入射角度对拱坝抗震安全性起控制作用部位的低频区的幅值放大系数影响显著,顺河向入射时,幅值放大系数随着入射角度的增加而显著减小;横河向入射时,幅值放大系数随着入射角度的增加而显著增大。     

变形分离法与数据驱动下的拱坝工作性态评价

基于有限测点位移监测数据推求大坝空间位移场变化规律是评价大坝工作性态的有效手段之一。拱坝受水荷载、温度等作用下产生的变形,不仅与坝体自身弹性模量有关,更取决于地基的变形特性。由于地基存在不均匀性等复杂问题,致使通过数值模拟的方法精准预测大坝的变形存在一定困难。本文将拱坝坝体的监测位移分解为坝体受荷载产生的位移及坝基约束变形产生的位移两部分,以其监测值与预测值系统误差最小为目标函数,基于坝体有限元模型建立了包含基础约束变形及坝体弹性模量为未知量的求解方程,通过大量位移监测资料结合人工智能粒子群算法寻优实现数据驱动,可同时求解坝基约束变形及坝体分区弹性模量。根据算例研究成果,针对复杂地基,采用本文方法推求得到的大坝空间位移场,除靠近坝体与坝基交界面附近节点位移预测值与有限元计算值相对误差稍大（约为3%）外,其余节点相对误差均在1.5%范围内,证明了本文方法的合理性;从本文方法在白鹤滩拱坝工程中的应用研究成果可知,其空间位移场相对误差分布合理且变形分离结果与实际情况相符,从而证明了方法的可行性。