施工过程对小湾高拱坝运行期应力状态的影响

采用三维有限元方法对小湾高拱坝多种工况下的坝体应力变形进行了仿真计算,计算中考虑了封拱灌浆过程及水库分期蓄水过程对坝体应力的影响。计算结果表明,施工过程对坝体运行期应力有显著影响,给出了仿真计算荷载步数目,为类似工程的拱坝应力分析提供了参考依据。     

基于弹性有限元的高拱坝安全度敏感性分析

以溪洛渡高拱坝为例,针对弹性有限元评价高拱坝安全度存在的问题,以基本荷载组合作为基本研究工况,考虑整体自重、分缝自重及施工浇筑过程自重三种自重荷载作用方式,研究可能的水荷载与温度荷载变化、地质条件变化及大坝材料的抗力变化,分析变化量对大坝安全度的敏感性。计算结果表明,对温降工况,影响建基面相对受拉面积的因素从大到小依次为水荷载、混凝土弹模、地基弹模、自重作用方式、温度荷载。     

基于三维有限元法的碾压砼拱坝应力仿真计算研究

为防止大坝因局部拉应力过大而产生坝体拉裂现象,基于拱坝温度场和温度徐变应力场基本原理,以江西省萍乡市山口岩水利枢纽工程拦河坝为例,利用三维有限元法对拱坝施工期与运行期的温度场和应力场进行了仿真计算。结果表明,拱坝的施工与设计中未采取温控措施、不设置分缝,坝体拉应力过大,超出了碾压砼的抗拉强度,对大坝防裂稳定不利;对拱坝合理地设置横缝和诱导缝,采取温控措施,坝体高拉应力区的应力可得到有效改善,应力得到了释放,最大拉应力小于碾压砼的抗拉强度,有利于大坝防裂,为坝体稳定提供了保障。     

碾压混凝土拱坝诱导缝设置研究

鉴于制定合理的诱导缝分缝方案是改善碾压混凝土拱坝坝体应力、防止大坝开裂的重要措施,采用三维有限元技术,考虑施工期瞬态温度荷载作用,比较分析了桑郎碾压混凝土拱坝在不同分缝方案下的诱导缝开裂情况和坝体应力。结果表明,在靠近拱坝高拉应力区设置的诱导缝更易开裂,有效地起到释放坝体应力的作用;诱导缝的开裂对坝体不同部位的应力改善效果不同,诱导缝开裂后拱坝上下游表面高拉应力值降低明显,但远离诱导缝的坝内应力值降低较小,对碾压混凝土拱坝的诱导缝设置具有一定的参考作用。     

考虑横缝的天花板高拱坝非线性地震反应分析

基于大型结构分析软件ADINA,建立了考虑横缝的高拱坝非线性动力仿真模型.并以云南省牛栏江天花板碾压混凝土拱坝为例,从横缝的张开变化规律、坝体的应力分布等角度,研究了地震作用下拱坝横缝的非线性动力反应及对大坝抗震安全的影响.结果表明,横缝张开能释放大坝的拱向应力,降低坝体的动力响应,且横缝在地震过程中可能发生往复开合,但张开度均不大,对横缝止水材料不会产生破坏,大坝能承受设计地震考验.     

考虑温度作用的高拱坝陡坡坝段分缝设置研究

考虑坝段实际成层浇铸过程和温度徐变作用下坝段横缝的非线性接触问题,采用薄层接触单元模型,利用三维有限单元法对高拱坝陡坡坝段(只存在横缝)三种分缝设置模型进行温度徐变应力仿真分析,依据拉应力最小及分缝拐角距拱端最小距离原则,选择了最佳分缝方案。对横缝张开情况最佳方案的分析,为施工灌浆提供了参考依据。     

白鹤滩拱坝施工期地震反应分析

拱坝在施工期具有"上梁下拱"的结构特点,遭遇地震情况时上部悬臂梁坝段会对坝体产生较大影响。白鹤滩施工期拱坝的悬臂梁高达80m,因此不能忽视其施工期的抗震研究。综合考虑无限地基辐射阻尼效应、横缝接触非线性等因素的影响,对施工期和运行期工况的动力响应进行计算,比较分析运行期完整拱坝结构与施工期拱坝的不同规律。结果表明,施工期坝体上部位移变化幅度增大,在封拱高程处出现应力集中现象,顶拱处整体的顺河向加速度水平提高,悬臂梁使得横缝的开度更加剧烈。     

分缝自重与整体自重对乌东德拱坝动力横缝张开度的影响

针对分缝自重与整体自重对乌东德拱坝在地震作用下横缝张开度的影响,采用接触力模型对其进行对比分析。结果表明,两种自重施加方式造成坝顶横缝张开度分布规律不同,但最大张开度数值相差不大,地震结束后横缝均处于闭合状态;对两种自重施加方式,上下游坝顶横河向压应力分布是影响横缝张开度分布的主要原因。这对乌东德及类似高拱坝工程具有参考价值。     

天花板碾压混凝土双曲拱坝运行期温度场及温度应力分析

温度控制是拱坝设计、施工与运行过程中均需重点考虑的因素。以天花板碾压混凝土双曲拱坝为例,分析坝体的实测温度变化规律、实际冬夏两季典型温度场、全年准稳定温度场和封拱温度场,并与设计温度荷载对比,计算和分析温度荷载差异对坝体应力的影响。研究成果可用于指导工程实践并为同类工程提供参考。     

库水位变化对砼拱坝动力响应特征的影响

从动力平衡方程出发,在定性分析库水位变化对混凝土坝坝体动力响应特征影响的基础上,采用解耦分析方法,并引入一种接缝薄层单元来模拟横缝的非线性力学行为,计算不同库水位工况混凝土拱坝在典型地震作用下的动力响应,分析库水位变化对坝体动力响应特征的影响。结合小湾水电站实例,同时考虑横缝非线性行为和动水压力作用,计算分析了横缝缝面法向正应力拉压分布在不同库水位下的变化情况、横缝上游面在地震波作用下开度的变化规律,以及该拱坝在不同库水位作用下的频率变化,分析结果对拱坝的正常运行具有一定的指导意义。     

高拱坝地震灾变破坏机理与溃坝仿真分析

以天花板拱坝为例,应用三维可变形离散元程序(3DEC)及其强大的二次开发功能,充分考虑坝体—地基—库水系统的耦合作用、坝体缝面与坝肩裂隙岩体结构面在强震时错动、张合的非线性接触影响及远域地基能量逸散的辐射阻尼等因素,建立了符合实际工作性态的拱坝—地基系统地震破损失稳全过程的非线性数值分析模型,提出了判断拱坝系统由整体性遭受局部损坏到最终失效溃决的具有可操作性的工程指标和安全评价方法。实例应用结果表明,本文方法合理、有效。     

考虑冻融作用的混凝土拱坝结构可靠度分析

混凝土拱坝在长期运行过程中,坝体材料受冻融作用易产生劣化效应,影响其结构可靠性和服役寿命.但目前考虑材料劣化作用的拱坝安全性态分析研究较少,不利于拱坝工程长效安全运行.对此,基于实测数据建立了混凝土材料力学性能冻融劣化模型,分析温度荷载、水荷载及材料强度等因素的不确定性,结合某混凝土拱坝实际工程,基于有限元等效应力法与...     

水下爆炸冲击下重力拱坝的破坏特性

为了了解重力拱坝在水下爆炸冲击荷载下的破坏模式,通过建立混凝土重力拱坝水下爆炸全耦合模型,考虑混凝土高应变率效应,对水下爆炸冲击下重力拱坝动态破坏过程进行了全性能数值仿真,针对重力拱坝的结构特性及受力特点,探讨了大坝在水下爆炸冲击荷载作用下的可能破坏模式及破坏机理。结果表明,重力拱坝抗爆薄弱部位主要位于坝体中上部,坝身下部抗爆性能较强;当炸药在拱冠梁处起爆时,表孔中墩及边墩发生冲切和震塌滑移破坏;当炸药在距右岸1/4拱圈处爆炸时,坝肩发生震塌破坏,影响坝肩抗滑稳定及坝体整体安全性。     

基于高拱坝坝体生长特征的缆机调度仿真研究

高拱坝通常施工场地狭窄,且混凝土浇筑与其他作业相互交叉干扰,对缆机调度影响较大。为了研究高拱坝坝体生长特征与缆机调配之间的关系,以坝体生长的过程为主线,分析了高拱坝坝体生长的时空特征,从正向考虑了不同坝体生长特征的缆机调配方式,反向调整了满足缆机浇筑的坝体生长步,并从坝体生长—缆机调配系统互为因果的特点出发对坝体生长方案进行优化。实例仿真结果表明,优化浇筑方案后的混凝土入仓强度更均衡,缆机利用率得到提升,对缆机实时调配和坝体生长均有积极意义。     

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。     

锦屏一级高拱坝温度场和应力场仿真分析

为了高拱坝的安全施工和运行采用有限元法模拟了锦屏一级工程混凝土拱坝的整体施工过程和30 a运行过程,结果揭示了300 m级高拱坝的温度历时变化过程、坝体准稳定温度场及应力场分布规律,对设计和施工具有重要的参考价值。     

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。     

高拱坝整体安全度研究

采用三维非线性有限元，以累积自重和设计水压为基本荷载，利用超载法和部分的超载、强度降低的综合法分析了某高拱坝的失稳破坏过程，得到其整体安全系数和破坏特征。结果表明，该拱坝的整体安全系数大于3.4时，超载法坝体的破坏表现为开裂区不断扩展，直至丧失承载能力，有明显的破坏过程；综合法的破坏是突发性的，在地基强度降低至一定值时，位移突变，坝体失稳。