高拱坝-坝肩结构的抗震稳定与加固

将变形加固理论拓展到非线性有限元时程分析中,建立高拱坝-坝肩结构抗震稳定评价与加固设计体系:结构动力塑性余能定义为欧氏应力空间协调动平衡应力场与协调稳定应力场距离的平方.以此作为结构整体抗震稳定评价指标,确定结构动力破坏程度较大的若干时刻.这些时刻不平衡力分布则表征了结构动力破坏的主导形态与程度.根据最小塑性余能原理,不平衡力就是维持结构稳定所需最优加固力的反力,据此更有针对性地指导抗震加固设计.对马吉高拱坝-坝肩结构进行抗震稳定与加固分析,结果表明拱坝上部坝肩是其抗震薄弱部位,并给出其最优加固力分布.该应用表明,基于变形加固理论的结构抗震稳定评价与加固设计体系对大型实际工程具有实用性.     

高拱坝整体稳定地质力学模型综合法试验与数值分析

大岗山拱坝地质构造复杂,影响拱坝整体稳定的岩脉、断层、节理裂隙众多,针对工程地质特点,采用整体地质力学模型综合法试验与三维非线性有限元相结合的方法进行研究,对坝址区地形、地质条件,包括岩体、岩脉、断层、节理裂隙等主要地质缺陷的特征进行物理和数学模拟,分析坝体及基础变形特征,探讨坝肩、坝基失稳的破坏过程和破坏形态,得出拱坝及坝基综合稳定安全度为5.0 ～5.6(试验值)、5.6 ～6.0(计算值),以此评价工程的安全性,提出加固处理建议.     

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。     

高拱坝整体稳定地质力学模型试验研究

在保证大坝稳定设计时,除了数值模拟方法外,对高坝还应当进行地质力学模型试验。本文叙述了地质力学模型试验的工程意义,列举了多个地质力学模型试验实例,并对试验方法及安全系数做了分析。     

直溜水库拱坝坝肩稳定分析与基础处理

坝肩岩体稳定是拱坝安全的根本保证,当坝肩岩体存在软弱结构面时,两岸坝肩岩体应进行抗滑稳定计算。本文主要介绍采用刚体极限平衡法计算坝肩稳定的设计情况,分析滑块结构面力学指标f、c对稳定的影响,并提供利用灌浆提高坝肩岩体整体性及强度的方案,稳妥且经济,施工方便,为中低型拱坝的坝肩岩体稳定计算能起到一定的参考作用。     

拱坝坝肩单薄岩体稳定性与加固方案数值模拟分析

通过数值模拟研究,分析了不同工程加固措施对改善单薄山体拱坝坝肩岩体稳定性的效果。提出采用坝顶设伸缩缝等工程措施,使坝顶荷载作用点距单薄山体顶部论有一定距离,避免拱坝推力作用下在山体中形成过大的拉应力区,避免有利于风化的低围压岩体作为坝肩承载岩体,从而保持坝肩岩体的长期稳定。     

拱坝-坝肩整体动力稳定分析方法研究

三维变形体离散元是模拟不连续介质力学行为的有效数值分析方法，在拱坝-坝肩整体耦合系统静、动力力抗滑稳定分析方面有突出的优点。本文利用三维变形体离散元（3DEC）考虑坝体与坝肩的相互作用，采用坝肩滑裂体动态安全系数时程、坝体应力、坝肩推力、坝肩滑裂体位移曲线联合对拱坝．坝肩系统的稳定进行安全评估。算例分析结果表明：某拱坝-坝肩系统在峰值强度为0．321g的三向地震荷载作用下，该拱坝坝肩最危险滑裂体最小瞬时抗滑稳定安全系数为2．14，同时拱坝坝体压应力没有超过容许应力，坝肩滑裂体顺河向位移收敛，因而拱坝．坝肩整体系统满足抗滑稳定安全要求。     

拱坝地震破坏的模型试验与数值模拟

从模型试验和数值模拟两方面研究拱坝在地震作用下的破坏情况.在振动台上进行了高拱坝的动力模型试验,研究空库情况下整体坝的破坏过程和破坏形态.试验中采用仿真混凝土,模拟部分地基和山体.由设计加速度反应谱生成地震加速度时程,在顺河向逐级加载输入.为与模型试验互相验证,文中模拟相似的条件,对拱坝的原型进行非线性有限元分析.在宏观均质假定的基础上考虑混凝土细观分布的非均匀性,得出的破坏过程和破坏形态与模型试验结果一致.证明了模型试验设计和本文数值模型的有效性.研究表明,顶拱中部附近是拱坝抗震设防的关键部位,地震作用下易发生开裂,极端情况下坝块可能脱落,随后其两侧的混凝土相继脱落导致破坏区域扩大,应对该区域进行深入的抗震分析并采取合理的抗震措施.     

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。     

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.     

用刚体弹簧元研究拱坝的地震破损过程

在满足刚度、强度和荷载等效的基础上,本文采用三维刚体弹簧元模型模拟连续一非连续介质系统,通过拱坝在自重和水压荷载作用下的位移场和应力场的计算,并且与有限元方法计算的结果对比,表明该法在模拟连续介质方面的精度在工程上可以接受。随后应用这一模型分析某拱坝的地震破损过程,计算结果表明,地震加速度峰值对拱坝整体性受损存在一临界值,对于研究的某拱坝,在选定的几何参数和物理参数条件下,当地震加速度峰值小于0．4g时,坝体的整体性保持较好,地震引起的动力残余位移较小且呈线性变化;当地震加速度峰值大于0．5g时,由于强震的往复作用,横缝以及水平施工缝的开裂造成拱坝中上部产生分离的混凝土块体,拱坝整体性受损较重。因此,建议在坝体中上部配置钢筋抗震加固带以提高拱坝的抗震安全性能。     

垫脚加锚-高拱坝加固增稳的高效方法

本文首先介绍一种加固高拱坝的高效方法—垫脚加锚法 ,并阐述预应力锚索的锚固机理 ,然后对李家峡拱坝的垫脚加锚布置作了介绍。李家峡拱坝垫脚加锚前后的地质力学模型试验成果和整体三维非线性有限元分析成果表明垫脚加锚确有很好的加固增稳效果     

有横缝高拱坝非线性地震响应动接触模型

本文针对有横缝高拱坝的非线性动摩擦接触问题,提出一种新的动接触算法——有限元混合法。该方法根据接触问题局部非线性的特点,将作用在接触体上的力系分解为外力和接触界面上的接触力,以接触体的位移为基本未知量,而以接触区域局部坐标系下的结点接触力为迭代变量,将非线性接触迭代收缩在可能接触面上进行,把复杂的摩擦接触非线性反映在接触力的变化上,使得迭代计算变得简单易行,并且当考虑坝体中有多条横缝的情况,可以保持关于接触力的柔度矩阵的带状性和稀疏性,大大提高了计算效率。文中首先给出了有横缝高拱坝的非线性动摩擦接触问题的力学模型,推导得出了相应的有限元柔度方程,然后详细给出了迭代求解的步骤。最后,用本文方法对地震作用下某高拱坝横缝的张开与闭合过程进行了算例分析。     

高拱坝坝基断层加固力研究

高拱坝坝基断层的处理是拱坝建基面设计中重要的一环,该处应力复杂,确定置换体、锚固体所应承受加固力比较困难。本文运用变形加固理论对高拱坝坝基断层的加固机理进行研究。变形加固理论揭示了自承力、加固力、外荷载、结构稳定性和变形之间内在的联系,指出在给定外荷载作用下,结构的加固区域就是出现不平衡力的区域,为抑制破坏所需加固力即为不平衡力的反向力。研究结果表明:坝基断层为不平衡力集中区,断层的不平衡力与断层受力相比为小量,但它关系到断层的稳定性;不平衡力的大小、方向和分布有助于确定断层的加固区域及制定合理的加固方案。