基于广义有效应力原理的混凝土坝分析

水对坝体和地基的作用力是分析混凝土坝和地基强度、稳定性时的主要荷载.本文在广义有效应力原理的基础上推导了扬压力和渗透力的表达式,并建立了相应的有限元格式.在混凝土坝的分析中,这种新的水荷载施加方式比现在的方法更加合理,具有普适性.研究表明,水荷载施加方法对坝体应力和位移有着明显的影响,同时,混凝土坝与岩基B值的不同,扬压力的大小也会发生变化.     

混凝土坝内矩形孔口应力试验与分析

结合工程实际，对泄水孔进行了有限元法的分析计算，光弹性试验和大比例尺原材料结构模型试验。说明无论在何种应力场中，其孔口应力分布的复杂性。     

基于动力有限元法对拱坝应力控制指标的分析

我国已建或拟建的高拱坝许多位于强震区,使得拱坝抗震分析中应力控制指标的制定成为十分重要的课题.本文探讨现有规范在动力方面的不足,并根据混凝土拱坝规范,利用静力作用下有限元等效应力控制指标的制定与拱梁分载法控制指标之间的关系,提出静动综合作用下有限元等效应力的控制指标.以大丫口拱坝实际工程为例,运用振型分解反应谱法计算了各种工况下坝体的地震静动综合响应,并运用本文提出的静动综合作用下等效应力控制指标进行校核,结果显示此标准具备较好的合理性及可行性.     

考虑冷却措施的高混凝土坝施工过程温度场分析研究

为充分开发利用我国蕴藏的丰富水能,一批高混凝土坝正在规划建设之中.在高混凝土坝施工过程中,由于温度处理不当而导致坝体开裂甚至危及坝体安全的事例较为多见,温度控制问题已成为影响坝体施工速度和坝体安全的关键因素.埋设冷却水管是混凝土坝人工冷却的一个有效手段,可以实现削减初期温度峰值、减少混凝土温度降至稳定温度的时间的作用.因此,研究冷却水管对高混凝土坝施工过程温度场的影响具有十分重要的工程意义.本文在前人研究的基础上,以ANSYS为平台,以APDL开发语言为工具自行编制了混凝土浇筑过程非稳定温度场的计算程序,验证了程序的准确性,进而以该程序为工具,以龙滩碾压混凝土重力坝浇筑过程为实例,针对天然冷却和有人工冷却措施两种工况进行了温度仿真分析,并研究了大坝浇注完毕后坝体温度场与正常蓄水位下的水荷载耦合作用的应力场分布规律,通过两种工况研究结果对比,分析了人工冷却措施对大坝安全性的影响,得出了一些有益的结论.     

地震荷载作用下地下厂房洞室群的动力响应分析

在地下厂房的长期使用期限内,其除了承受自身开挖引起的应力作用外,还将受到许多不可预知力的作用,地震就是其中之一。而地震动荷载下地下洞室的响应分析是一个复杂的问题。虽然地下工程的设计方法逐渐成熟,但目前仍以拟静力方法为主。本文以某水电站地下厂房洞室群为例,利用FLAC3D对其进行了动力分析,详细说明了计算步骤。计算结果表明,地震动作用增加了洞室临空面变形,且计算结果大于拟静力方法计算的结果,在进行工程设计时,应慎重选择。本文的计算成果可以为类似的工程计算提供参考。     

混凝土坝的数字监控——提高大坝监控水平的新途径

传统的大坝安全监控依靠人工巡视和仪器观测,仪器观测是重要的,但混凝土坝应力场十分复杂,仪器观测实际上不能给出混凝土坝的应力场和安全系数.作者在人工巡视和仪器监控之外,增加数字监控,利用反分析和全坝全过程仿真分析,在施工期可给出当时温度场和应力场,并可预报以后的温度场和应力场,如发现问题可及时采取对策;在运行期.可充分反映施工过程及运行中各项因素的影响,对大坝进行比较符合实际的安全评估,通过反分析,仪器观测资料在数字监控中也得到了充分利用.在目前的条件下,利用一台微机每周上机一次即可完成全部计算,运用方便,费用不多,效益显著.     

变形法计算混凝土应力的改进

为充分利用监测值,基于有限元分析改进了变形法计算混凝土应力,并推导了新的公式。改进后变形法精度更高,对监测值更加敏感。为考证新方法的正确性,以有限元计算的应变作为监测值,通过两种方法转换得其应力与计算的应力比较,说明其优越性,并找出影响变形法精度的关键因素。研究结果表明基准时间的确定对精度影响最大,转换步长的影响其次。最后将其应用于小湾工程取得了良好效果,可供其他工程参考。     

张河湾水电站上水库沥青混凝土面板坝应力变形分析

张河湾抽水蓄能电站上水库为沥青混凝土面板堆石坝,本文采用邓肯E．B模型模拟堆石坝体,采用考虑流变的粘弹性模型模拟沥青混凝土面板,并考虑温度对模量的影响,进行有限元变形及应力计算分析。结果表明,由于坝高很小,而且库水压力通过坝轴线上游堆石传递至基岩,堆石体的变形较小。面板在转折部位出现拉应变,但仍在安全范围内,与瞬时变形相比,与时间相关的流变很小,可以忽略。     

基于本体特征模型的混凝土坝浇筑块信息表达

针对混凝土坝浇筑块及其仓面表达中非几何信息表达存在的问题,本文首先以施工工艺流程和分部分项工程为基础进行混凝土坝浇筑块的产品结构分解(PBS)和工作结构分解(WBS);然后建立基于PBS-WBS合成映射的浇筑块特征模型,以基本参数描述浇筑块及其仓面的几何信息,以特征树描述浇筑块及其仓面的非几何信息;最后采用OWL本体语言表达浇筑块特征,实现浇筑块特征信息的存储、查询及更新等操作。案例分析证明,本方法可以提高对浇筑块及其仓面信息认识的全面性和表达的准确性,帮助施工技术人员合理地分配施工任务和调配施工资源。     

基于ABAQUS平台的混凝土坝温度应力计算程序的开发与应用

本文通过对大型商业有限元软件ABAQUS的二次开发,对混凝土坝在施工期与运行期复杂温度、变形及应力场进行模拟仿真.本文开发的软件可考虑实际工程中各种荷载、边界条件与施工过程及工程措施.本文还利用该软件对某弧形重力坝8#～9#溢流坝段长达3年的施工与运行过程进行了完整的数值计算,计算结果表明该模型能很好地模拟混凝土坝施工期和运行期的温度和应力场.     

拱坝孔口地震反应分析的有限元子模型方法

在高拱坝地震反应的整体有限元分析中,由于计算规模的限制,通常难以准确模拟孔口等细部构造的影响。针对这一问题,本文研究了拱坝孔口地震反应分析的有限元子模型方法。以带横缝非线性拱坝为研究对象,分析了子模型计算的网格加密方式,线弹性材料情况下孔口局部区域的应力分布,以及非线性材料情况下孔口区域的损伤开裂情况。分析结果表明,加密的子模型与整体模型相应位置的计算结果吻合良好,子模型方法可以反映孔口细部结构的应力应变变化以及损伤分布特性,为高拱坝细部结构的动力反应分析提供了一种高效手段。     

三板溪混凝土面板堆石坝变形及应力分析

本文采用清华非线性K-G模型进行大坝三维非线性有限元变形和应力分析。三板溪工程的坝料岩性较好,坝体变形较小。坝体蓄水期最大计算沉降为82cm左右,约为坝高的0.44%,坝体最大水平位移约24cm,面板的挠曲率约0.07%。坝址河谷狭窄,坝肩对坝体变形的拱作用明显,面板水平位移约相当于沉降的15%。周边缝和垂直缝的三向变形约为20mm,在止水结构可承受范围内。由于后期分期施工在上游坝坡顶部所产生的垫层料的法向变形在10~20cm之间,在分期浇筑面板时应该引起重视。     

汶川地震中沙牌拱坝坝体分缝开裂分析

采用基于接触力方法的接触非线性模型研究沙牌拱坝横缝和诱导缝在汶川地震中的工作性态,同时计入地基辐射阻尼效应。对横缝和诱导缝取不同强度的组合进行多方案的对比计算,从上游坝顶张开度时程、最大张开度数值以及最大张开度分布三个方面进行较为全面的分析,对解释汶川地震中沙牌拱坝横缝和诱导缝地震反应有参考价值。     

确定大坝混凝土起裂韧度的简化极值法

研究了确定大坝混凝土起裂韧度的简化极值方法与相应模型。基于极值理论思想,推导出楔入劈拉试件起裂韧度的解析表达式,进而建立了确定大坝混凝土起裂韧度的简化极值方法。该方法仅需断裂试验的峰值荷载,避开了传统试验中必须测量临界裂缝嘴张开位移值或粘贴应变片测量起裂荷载的方法,且无需进行复杂的数值积分运算。采用所提方法确定了不同尺寸与不同龄期的大坝混凝土起裂韧度值。进一步研究了不同裂缝张开位移形式对计算结果精度的影响,并与现有全级配大坝混凝土的起裂韧度确定方法进行了比较。研究结果表明：采用不同裂缝张开位移形式对起裂韧度结果无明显影响,即使采用最简单的线性形式,由简化极值模型仍能得到较精确的计算效果;基于简化极值法确定的起裂韧度值与试验应变测试方法、线性回归方法得到的结果对比较好,验证了所提方法与模型的合理性与适用性。     

大坝混凝土凝结过程的超声波联合测定方法北大核心CSCD

新拌混凝土的凝结状态测定对大坝混凝土施工质量控制至关重要。传统的混凝土凝结时间测定方法是贯入阻力法,该方法为有损监测且难以实现对混凝土凝结过程的连续、实时监测。新兴的超声波无损监测主要采用单一的透射法或反射法,然而,反射法受入射角度影响较大、透射法存在波速的计算需要人工精准确定首波出现时间的问题。针对上述问题,本文提出了超声波透射-反射联合测定方法,并以此开展混凝土凝结状态的监测试验研究,构建基于L-M(Levenberg-Marquaredt)算法的神经网络模型,并以能量指标确定的时间点数据集进行训练,用以精确计算大坝混凝土凝结时间。将该方法用于C25大坝混凝土的凝结试验中,并同基于能量分析的反射法、透射法和基于波速分析的透射法进行了对比。结果表明:本文所提的方法相比上述方法计算所得凝结时间的最大相对误差降低了2.5%~18.7%,且计算所得初凝时间和终凝时间与真实值的相关系数分别为0.89和0.96,验证了超声波透射-反射联合法的准确性。本文提出的“透射-反射”联合法能够准确监测大坝混凝土凝结过程,可为大坝混凝土施工质量控制提供新的有效手段,具有重要的理论意义与实用价值。     

不同输入地震波作用下高土石坝地震反应分析与评价

采用基于黏弹塑性模型的三维真非线性动力反应分析方法,进行了不同输入地震波作用下高土石坝地震反应分析。研究比较了在场地波、规范波、实测波三类不同输入地震波作用下高土石坝的加速度和动剪应力反应、地震残余变形、坝坡动力稳定性和大坝的抗震安全性。结果表明,在给定的三类不同输入地震波作用下,场地波作用下大坝的动力反应最大。整体来看,场地波作用下的计算结果相对保守,满足规范波作用下的安全性是最低要求,实测波选择上存在局限性。所提出的有关规律和结论,可为工程抗震设计提供技术依据。     

积石峡面板堆石坝湿化变形分析

针对积石峡面板堆石坝的开挖料进行了湿化试验,结果表明开挖料的湿化剪应变主要与当前应力水平有关;湿化体应变不仅与当前的围压有关,还与当前的应力水平有关.在分析试验得出的基本规律的基础上改进了沈珠江湿化模型,与试验结果对比表明该模型能够较好地模拟开挖料的湿化特性,并可以模拟开挖料湿化变形的剪胀性.基于改进的湿化模型对积石峡面板堆石坝蓄水引起的湿化变形进行了三维有限元分析.结果表明大坝蓄水后坝体发生指向下游的顺河向位移及竖向沉降增量;面板的挠度增大,顺坡向压应力出现压应力增量;面板水平向压应力和拉应力均有所增加,拉应力仍主要分布在面板两侧.     

大坝混凝土强度参数的统计分析

抗拉强度和抗压强度是常用的两种混凝土强度指标。抗拉强度可以采用轴向拉伸试验、弯曲试验和劈裂抗拉强度试验测定,抗压强度由立方体抗压强度试验测定。大坝混凝土的材料试验常采用全级配大试件和湿筛小试件两种形式。不同尺寸试件、不同类型试验的混凝土强度指标存在一定的统计关系。本文结合实际混凝土大坝工程,对全级配混凝土及湿筛混凝土的各种静、动强度试验结果进行总结,研究混凝土强度的率效应、尺寸效应,分析各强度指标之间的定量关系,并与国内、外规范及相关成果进行比较,为实际工程提供可参考的依据。     

寒潮冷击作用下堆石坝混凝土面板温度应力研究

本文结合公伯峡混凝土面板堆石坝,针对施工期可能发生的最不利寒潮情况,进行了寒潮期间面板温度场和温度应力的全过程有限元仿真分析。结果表明,在寒潮冷击作用下,面板表面及中心的温度将随着寒潮的发生而持续降低,其中面板表面温度降幅最大此时面板表面和中心均出现拉应力,面板表面的最大主应力大于面板中心的最大主应力;面板表面和中心的最大主应力均发生在面板中部,即高程约为坝高一半的位置;采取保护措施可以明显削减寒潮始末的降温幅度及最大主应力增幅,保护措施越强其削减效果越好。     

溪洛渡拱坝动力分析

本文通过线弹性动力有限元方法分析溪洛渡拱坝的自振频率和振型 ,比较了不同水位、不同地基模型对拱坝一地基系统自振频率的影响 ,采用反应历程法计算拱坝在不同水位和不同地震输入条件下的地震响应 ,并对计算结果进行了评价和讨论。