胶凝砂砾石坝模型试验研究

采用水工结构模型试验法,探求胶凝砂砾石坝应力分布情况。通过胶凝砂砾石坝整体模型试验及坝体分层分级加载模型试验,得到了坝体在水荷载作用下的应力分布情况以及在坝体自重影响下的应力分布情况:受自重影响,坝体和坝基都处于受压状态,呈中间大两边小的分布形态;上游水荷载作用在坝体上后,使得坝体应力分布发生变化,最大应力区出现在坝基面中下游部,坝体水平向位移呈下游位移,整体为上部位移大于下部位移,最大值出现在坝中部位。     

重力坝厂房坝段应力及变形的有限元法复核

利用有限元软件ANSYS对已建故县的水库混凝土重力坝在两种工况下的应力和变形进行复核。复核结果为：最大拉应力出现在坝体坝踵处,达2.654 MPa,最大压应力出现在坝址处,为-5.06 MPa。从坝体基础的位移计算结果来看,与运行期观测数据较吻合,就整个坝体而言,绝大部分处于受压状态,但坝踵处与基岩接触面的局部有应力集中。     

胶凝砂砾石坝体应力及位移非线性有限元分析

为校核胶凝砂砾石坝的应力及变形状况,研究坝高、边坡变化对坝体应力及位移的影响。结合胶凝砂砾石坝本构模型,以非线性有限元方法研究不同坝高及边坡对坝体应力及位移的影响。结果表明:胶凝砂砾石坝的大、小主应力均随着坝高的增大而增大,最大大主应力出现在坝基面中部;坝体小主应力等值线在下游分布大体与坝体边坡平行,小主应力的高应力区分布在上游处,且坝踵处拉应力随边坡的变陡而增大。坝体的最大水平位移与最大垂直位移均随坝高的增大而增大;随着坝坡的变陡,坝体最大水平位移增大,垂直位移等值线向下游移动。     

二滩拱坝应力仿真及参数敏感性分析

本文基于已有的二滩拱坝温度荷载和材料参数反馈分析结果，对该坝运行期的应力状态进行了仿真分析。研究发现，坝面最大拉应力与气温密切相关并随季节周期性变化，冬季时下游面左右岸最大主应力分布明显呈不对称分布，左岸基本上以压应力为主，而右岸则出现较大拉应力区，最大值可达到2MPa以上。材料参数和温度荷载敏感性分析表明，冬季时下游坝面右岸出现的较大拉应力是由于大坝右岸基岩蚀变带和右 岸下游坝面温度偏低所共同造成的，但蚀变带弹模的变化对坝体应力的影响是局部的，不致于对大坝的安全运行产生不利影响。     

土工膜防渗石渣坝应力变形有限元分析

某水库大坝为土工膜防渗石渣坝,坝面利用复合土工膜作为面板进行防渗。对该水库大坝建立三维非线性有限元模型,模拟大坝填筑施工、复合土工膜铺设及水库蓄水过程,分析了竣工期和蓄水期下坝体和复合土工膜的应力变形情况,论证了该土工膜防渗石渣坝结构设计的合理性。计算结果表明,蓄水前后坝体的位移和应力分布符合一般规律,且蓄水对坝体安全有利,坝体不会出现剪切破坏;复合土工膜在坝面下半部分由于受边界约束出现拉应变,产生拉应力,但计算得到的横向和纵向安全系数均满足规范要求,土工膜安全可以得到保证。     

基于有限元数值计算的重力坝稳定及应力变形分析

为研究重力坝的稳定性以及其应力分布规律,本文采用有限元数值计算方法 ,在三种不同工况下,建立两种不同断面的(溢流段与非溢流段)三维实体模型计算,并对其结果进行分析总结。结果表明:坝体在三种工况作用下会出现一定的变形,其中水平位移随着工况的变化出现较大的差异,而竖向位移基本不变;水平和竖向位移出现最大的位置分别为坝顶和坝体坝踵处;应力分布规律基本相同,最大拉应力和最大压应力分别出现在坝踵处和廊道附近;在三种工况下,工况3的坝体模型安全系数最小,而相同工况下溢流段的坝体安全系数比非溢流段的坝体安全系数更小。     

小湾拱坝运行期温度场反演与应力仿真分析

拱坝所处的运行环境复杂,受力状态复杂,其真实的工作状态往往与其设计状态存在一定的差异,因此开展基于坝体温度和变形监测资料,反演坝体与基岩材料参数,仿真坝体的应力状态的研究。通过有限元方法,基于小湾拱坝实测温度,拟合上下游坝面的温度边界条件,并对拱坝运行期温度场进行了仿真;基于变形监测资料,反演坝体和基岩弹性模量;基于反演得到的坝体温度场与材料弹性模量,对小湾拱坝进行应力仿真分析。研究表明:小湾拱坝下游面温度分布总体呈现出两侧坝段高于中间坝段的规律;运行期坝体混凝土的弹性模量相对于试验值约提高30%;在冬季时,上游坝面水位以上部分出现局部拉应力,下游坝面在坝基交界面附近由于应力集中出现局部拉应力,但不至于影响工程安全运行。     

天花板混凝土双曲拱坝坝体应力、坝肩稳定分析

天花板碾压混凝土双曲拱坝进行了非线性有限元分析,同时进行线弹性计算分析,分析比较非线性和线弹性计算结果位移分布基本类似,位移均小于2.5 cm,满足安全要求;坝体应力基本一致,坝体大部分处于弹性阶段,无裂缝。只是在上游面的建基面附近应力差别较大,出现了比较多的拉裂缝,但比较浅。另外采用超载法进行坝肩稳定安全性分析,坝肩稳定满足规范要求。     

缅甸YEYWA重力坝电站进水口坝段结构分析

基于线弹性三维有限元法,采用ANSYS有限元软件,就YEYWA碾压混凝土重力坝电站进水口坝段的坝体以及进水口两端面利用国内的水利标准,对其分别进行了静力与动力响应分析,研究了该坝段的位移和应力分布情况,并基于极限状态设计原则,对各工况下的坝踵、坝趾应力极限状态进行了验算.结果表明:各种工况下,坝体位移变化符合常规规律,应力基本满足抗拉、抗压要求,且抗压具有较大的安全裕度,该进水口坝段满足抗震要求.     

基于ANSYS的某拱坝坝体分缝形式研究

采用ANSYS有限元软件,对某水电站拱坝坝体无缝方案及3个分缝方案下的应力及变位特征进行了分析。结果表明:在正常运行期,无论坝体设缝或者不设缝以及设缝的类型和缝的组合情况如何,只要缝未开裂,对应坝体同一部位的应力及位移分布规律都是相似的;诱导缝及周边缝的设置对防止坝体出现过大拉应力导致坝面开裂有利,且对坝体稳定性影响较小;针对诱导缝区域出现的拉应力及变位错动,应做好灌浆后处理,以保证坝体的整体性。     

塑性混凝土心墙坝应力变形特性研究

为研究塑性混凝土心墙坝的应力变形特性,通过选取合适的本构模型、接触单元、施工过程和蓄水过程模拟方法等,结合工程实际,运用三维非线性有限元法对大坝应力变形进行计算分析。研究结果表明:在竣工期和蓄水期,坝体的水平位移及垂直位移的分布特征与一般均质土坝一致;大坝的大主应力均为压应力,从坝面向坝内应力逐渐增大,且最大值发生在坝体底部心墙附近;小主应力除局部存在较小的拉应力外,其余均为压应力。     

高拱坝典型拱圈结构模型试验研究与有限元计算分析

某高拱坝坝高、库大,坝址区地质条件较为复杂。该坝体所受到的应力和产生的变形都直接影响到大坝的安全。针对该拱坝地质构造复杂程度较为突出的典型高程拱圈,以结构模型试验为主要研究手段,结合有限元计算,分析了该拱圈在正常工况下的应力和位移分布情况。试验得出:该拱圈的最大压应力出现在左拱端下游面,最大拉应力出现在左半拱端下游面中部,应力值满足规范要求,但呈现出一定的不对称性;两拱端径向和切向变位存在一定的差异,左拱端位移较右拱端大。有限元计算中对左岸增设了垫座进行加固,并计算得出最大压应力位于左岸坝体和垫座交角处,最大拉应力位于垫座上游面;最大顺河向位移位于拱冠梁附近,左岸的顺河向位移明显大于右岸。有限元计算得出的应力与位移分布规律及试验成果相似,两者互为补充。采用垫座加固后的拱圈应力和位移得到了一定程度的改善。鉴于该拱坝左右岸存在的软弱结构面对坝体应力及稳定性存在一定的影响,且因左右岸应力和位移分布呈现出一定的不对称性,建议对坝肩主要结构面采取一定的加固处理措施以确保工程的安全。     

山口水电站溢流坝段有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS对山口水电站溢流坝段溢流坝坝体和坝基面、上游坝坡折坡点处截面以及892.5 m高程处的施工期长间歇面3个截面的位移和应力进行了计算分析,结果:位移和应力均满足设计规范要求,大坝安全稳定。     

铅厂水电站RCC重力坝动力特性分析

本文探讨了反应谱法在动力特性分析中的应用,结合铅厂水电站坝体工程而言,铅直向位移极值随高程的增加而增大,在约一倍坝高的下游河床处出现最小值,地震动位移最大值发生在坝顶,坝体上部,水平位移等值线几乎呈一簇水平线;在坝踵、坝趾、近坝河床、冲沙坝段进水口等局部区域,出现应力集中现象。     

混凝土坝坝体配筋抗震措施研究

已有研究表明，对混凝土坝抗震采用线弹性分析得到的最大拉应力远大于混凝土的抗 拉强度，在强震作用下，坝体将不可避免地产生开裂。本文以拉压应力损伤因子为内变量，采用混凝土塑性损伤模型，分析了坝体在地震荷载作用下的刚度退化以及在多维应力状态下拉应力引起的损伤破坏。在抗震措施方面，文中研究了塑性损伤模型的配筋模拟，并针对印度Koyna坝的震害情况，根据配筋前的塑性损伤分析，设置了两种不同的配筋方案，据此进行了塑性损伤动力分析，给出了配筋前后坝体的拉应力损伤因子分布及坝顶动位移响应。通过计算比较了配筋前后坝体的拉应力损伤因子分布范围及坝顶动位移响应，结果说明，配筋抗震措施能够明显地减小坝体损伤区的范围，显著限制坝体损伤区的扩展与贯穿，有效地改善了坝体的抗震性能。     

渡口坝坝肩采空区置换措施及加固效果研究

梅溪河渡口坝坝址处贯通于坝基砂岩中的煤层采空区是影响拱坝坝肩稳定的突出问题。为确定采空区开挖置换混凝土的深度,采用有限元分析方法,取正常蓄水位+温降时采空区置换50 m、80 m1、00 m和无置换的情况,对渡口坝坝体及基岩应力应变特性进行了计算分析,给出了各自的应力和位移分布,并开展相应处理方案的超载稳定计算分析。对比分析表明,坝肩煤层采空区对坝肩变位和应力分布影响显著,必需采取置换措施。与无置换时相关数据进行对比,置换深度达到80 m时,坝体蓄水期总体变形规律明显改善,上游坝面拉应力极值显著减小,坝体与坝基超载能力提高,满足设计要求。     

基于渗流与应力场耦合下混凝土防渗墙对黏土心墙砂砾石坝体影响研究

目前,在土石坝除险加固工程中,塑性混凝土防渗墙得到了大量应用。借助有限差分软件FLAC3D,分析了防渗墙在渗流场和坝体应力场耦合作用下,防渗墙对土石坝在不同工况下的位移、应力、坝坡稳定影响。结果表明:(1)塑性混凝土墙能够很好地适应原黏土心墙砂砾石坝体的变形,优于刚性墙。(2)土石坝坝体内新增的塑性混凝土防渗墙对坝体位移影响极小,对坝体扰动较小。渗流与应力耦合和非耦合场对坝体位移影响差别较小,在静水压力作用下,黏土心墙砂砾石坝上游坝坡最大位移分布于水位线附近。(3)耦合场与非耦合场对坝体应力影响差别较小,坝体内部应力集中分布在上游黏土心墙坡脚处。防渗墙最大位移出现在墙高1/3~2/3处,与坝坡位移最大点分布高程接近。     

胶凝砂砾石坝坝体和井廊系统的静动力安全性研究

采用三维有限元法，对某胶凝砂砾石坝开展静、动力结构计算，重点分析了坝体和井廊系统的动位移、加速度和动应力分布规律。结果表明：坝体动位移、加速度和动应力反应分布符合一般规律，其中顺河向、竖向和坝轴向动位移极值分别为0.29 cm、0.13 cm和0.08 cm,顺河向、竖向和坝轴向加速度极值分别为5.88 m/s²、4.53 m/s²和2.71 m/s²,静动叠加后的坝体第一主应力最大值为1.20 MPa,第三主应力最小值为-1.78 MPa,均小于相应材料的抗拉和抗压强度，因此大坝满足强度要求。静力条件下，井廊道系统的拉应力和压应力极值均小于相应的规范允许值；地震作用下，竖井和廊道局部区域出现较大的拉、压应力，其中瞬时动拉应力超过混凝土的动抗拉强度，通过加强井廊系统的局部配筋，总体上能够满足安全运行的要求。     

曼点水库重力坝非溢流坝段静动力分析

以三维有限元法为基础,对曼点水库重力坝非溢流坝段坝体及坝基位移场和应力场进行了静动力分析。探讨了在竣工工况、正常运行工况、非常运行工况下的应力、位移,并对计算结果进行详细分析,指出在几种工况下坝体应力绝大部分处于受压状态,坝趾、坝踵区局部出现了应力集中;在非常运行工况地震动荷载作用下,坝体最大动位移出现在坝顶,坝体局部出现了应力集中。评价了坝体的最不利受力工况,为重力坝抗震设计提供依据。     

考虑非饱和渗流的谷幅变形对高拱坝影响分析

蓄水初期谷幅变形对拱坝当前工作性态和长期安全状况的影响是坝工界和学术界面临的新课题。针对我国锦屏一级拱坝蓄水期间出现的谷幅收缩问题,基于非饱和渗流分析理论,采用非线性有限元数值分析方法,通过对裂隙岩体吸湿曲线进行敏感性分析,研究了非饱和渗流过程中的谷幅变形规律,并分析了谷幅变形对大坝位移和应力的影响。结果表明:在非饱和渗流场作用下,两岸边坡向河谷中心变形,且上游比下游的谷幅变形值大。随着水位的升高,谷幅变形值不断增大,当渗流场达到饱和时谷幅收缩值最大。在非饱和渗流过程中坝体位移和应力的分布规律基本保持不变,但随水位的升高坝体最大顺河向位移和最大主压应力略有减小,最大主拉应力略有增加。谷幅收缩对坝体产生挤压作用,导致坝体最大顺河向位移减小,最大主拉应力由坝踵向坝肩上游侧转移,下游面高压应力区向拱冠梁中部扩展,且饱和渗流场对拱坝位移和应力的影响比非饱和渗流场明显,但渗流场作用的谷幅变形对坝体位移和应力的改变有限,不会影响坝体的整体稳定性。