西北口堆石坝面板裂缝成因的研究

通过对西北口堆石坝面板的应力计算，研究面板产生裂缝的原因．坝体的变形按邓肯E－B模型采用非线性有限元增量法计算，并模仿施工加载过程，分层累计；面板混凝土的干缩应力采用欧洲混凝土委员会建议的CEB／FIB方法计算；混凝土面板温度场和温度应力的计算采用有限元方法，模仿施工过程，并考虑混凝土徐变的影响．经计算、对比和分析，得出结论：温度应力和干缩应力是引起面板裂缝的主要原因．由此进一步提出防止堆石坝面板出现裂缝的一些建议．     

基于子模型法的面板堆石坝三维应力变形分析

基于三维有限元非线性方法,考虑某高面板堆石坝面板分期施工浇筑的特点,建立精细模拟面板特性的子模型,用有厚度的接触面单元模拟坝体与面板的接触面,设置相应的连接单元模拟面板缝的相互作用,分析了该面板堆石坝在施工期和蓄水期坝体和面板的应力变形,并与类似坝高的面板堆石坝的计算或监测结果进行比较。结果表明:在施工期和蓄水期坝体的最大沉降值约为坝高的1%,位于次堆石区;面板应力以压应力为主,拉应力主要集中在面板与周边山体连接处;周边缝的最大错动剪切变形、最大张拉变形及最大沉降剪切变形均未超过30 mm。     

高面板堆石坝面板应力规律分析及改善应力状态的对策

本文分析了面板应力分布及其产生的原因，采用接触力学分析方法模拟混凝土面板和堆石体之间的接触关系，应用假设应变单元，消除因弯曲变形造成的面板单元剪切自锁问题，从而减少面板挠度和应力数值计算误差。在面板温度仿真计算方面，针对不同的入仓温度采用不同的混凝土绝热温升曲线。变形、温度和湿度等方面数值计算显示，弯曲应力场、遭遇寒潮后的温度应力场以及湿度应力场分布趋势相同，它们叠加后，易使面板发生裂缝。最后对某在建高面板堆石坝，提出采用增大面板与堆石体的高程差、推迟Ⅱ期面板浇筑和喷涂聚氨酯保温板等工程措施，以改善面板应力状态。计算结果表明，面板拉应力可降低一个数量级，由原来的1.0MPa量级下降到0.1MPa量级。     

混凝土面板堆石坝跨尺度有限单元模拟技术的开发与应用

混凝土面板的薄板结构特性以及计算成本的控制需要，导致面板模拟精度相比面板复杂的工作条件、结构重要性而言过于粗糙，严重影响数值模拟计算的可靠性。【目的】为了实现面板的精细化模拟，【方法】通过在面板堆石坝的有限元计算中引入六面体任意节点单元，开发了一种混凝土面板堆石坝跨尺度有限元模拟技术，采用该技术对某面板堆石坝进行数值模拟，并与常规有限元模拟结果进行对比。【结果】结果显示，采用跨尺度精细化模拟技术，面板拉、压应力均有显著增大趋势，其中水平向压应力和顺坡向拉、压应力的增幅分别达到10%、40%和70%左右，两岸局部水平向拉应力甚至出现8倍以上增幅；沿面板厚度方向应力、变形也显示出压应力向表层发展、拉应力及结构缝张开度向底部发展的现象，尤其是顺坡向拉应力，表层、底层拉应力比值超过2.0;计算结果与面板堆石坝实际运行表现相互吻合。【结论】对比研究表明，跨尺度模拟技术不仅可以精细地反映单块面板的应力变化、接缝位移变化，而且可以反映面板变形与应力沿厚度方向的变化规律，为复杂面板堆石坝结构设计提供了更加可靠的依据。该技术计算效率、模拟精度高，具有很大的推广应用价值。     

基于多场耦合模型的堆石坝面板温度应力分析

针对传统绝热温升模型无法考虑温度对水化速率以及混凝土物理性能的影响,在对河南天池上水库混凝土面板堆石坝的研究中,分别利用传统绝热温升模型和考虑水化度的化学-热-力多场耦合模型,采用子模型法对堆石坝面板进行了三维有限元分析。结果与常规模型相比表明,耦合模型考虑了混凝土实时温度水平对水化进程的影响,能更好地反映混凝土温度应力与力学特性的发展情况,为面板堆石坝温控防裂分析提供了依据。     

基于有限元仿真面板坝脱空分析

文中采用非线性有限元分析方法,并运用沈珠江模型作为堆石体本构模型对面板堆石坝坝体及面板做应力和变形计算。在静力计算的基础上,选择容易产生脱空的区域进行模拟脱空,主要运用隐单元方法来进行脱空问题研究,对面板的挠度和应力与面板坝的一般规律比较并做一定的分析,来论证利用有限元仿真模拟坝体脱空是一种有效的途径。     

考虑温度效应的低纬高寒地区混凝土面板坝应力变形特性有限元分析

为了分析混凝土面板在自重和温度荷载共同作用下应力应变分布规律,介绍了面板坝有限元计算原理,采用邓肯E-B模型计算竣工期坝体的位移、应力应变,结合原型监测资料比较分析考虑温度荷载和不考虑温度荷载两种情况下面板应力分布.与情况一对比,情况二中加入温度因子,由于温度荷载产生的拉应力与面板在自重及变形情况下项部与底部产生的拉应力相叠加,两端拉应力较情况一的结果大,这样可以为低纬高寒地区混凝土面板堆石坝的设计和施工提供依据.     

考虑流变作用的面板堆石坝工作性状研究

结合金钟混凝土面板堆石坝工程实例,采用沈珠江3参数流变模型对面板堆石坝进行了三维有限元流变数值计算,分析堆石的流变效应对混凝土面板堆石坝工作性状的影响。最后通过将有限元计算结果与实测数据的比较分析,论证面板堆石坝应力应变计算中计入堆石流变效应的合理性。     

水库结冰对混凝土面板堆石坝影响的研究

在我国北方高寒地区研究,冰压力对水库面板的影响是十分必要的。为了更真实的模拟冰层与面板之间的相互作用,本文选择使用施加冰层位移的方式来代替静冰荷载对混凝土面板堆石坝面板的作用,运用有限元分析软件ANSYS中接触单元模拟冰层与面板的接触情况,并对两种方法的计算结果进行对比分析,研究表明本方法模拟更为接近实际情况,结果可信。     

面板堆石坝应力应变分析

混凝土面板堆石坝应用广泛,筑坝材料主要有混凝土面板、堆石、砂砾石等。材料的应力—应变关系为非线性关系。通过建立坝体的三维模型,采用分级加载方式模拟坝体填筑过程,使模型单元和材料性质随时间改变,较好地计算了坝体的应力和变形。     

公伯峡水电站面板应力分析

简单介绍了公伯峡面板堆石坝面板应变应力监测概况,采用实测资料详细分析面板应变、应力状况,结合结构有限元计算成果,对面板运行性态做出评价,为大坝安全定期检查提供依据。     

大角度折线型高面板堆石坝坝体和面板的应力与变形规律

为深入探索折线型高面板堆石坝的变形机理,针对某拟建水库大坝,采用有限元数值模型模拟了3个坝轴线布置方案的堆石体应力与应变、面板应力与变形及结构缝变形,分析了上述变化规律与坝轴线折角之间的非线性关系,初步探讨了大角度折线型面板堆石坝的坝体变形机理。结果表明,坝轴线转折点周边面板出现的拉应力会随着折角的增大而产生不同程度的增强;坝轴线转折处的地形条件及坝体对称性对坝体受力变形影响较大;结合地形地质条件,合理选择转折点和折角大小是折线型面板堆石坝设计的关键。     

复杂坝基条件下面板堆石坝应力应变分析

该文主要针对基岩坝基中含有软弱夹层、深槽的面板堆石坝,结合工程实例,采用三维有限元对面板堆石坝进行应力及变形分析,以探讨坝基处理方案的可靠性,为类似工程提供借鉴。     

两江水利枢纽工程混凝土面板堆石坝设计

低温使严寒地区混凝土面板堆石坝与常温地区设计方面会有所不同,本文针对两江水利枢纽工程混凝土面板堆石坝设计方面的一些要求,对严寒地区混凝土面板堆石坝设计的一些关键技术问题进行了探索,研究结果表明:通过提高面板混凝土抗渗抗冻标号,降低水灰比改善混凝土性能,适当增加面板钢筋含量,改善堆石坝结构设计,选择有利施工时段,改进表面...     

柏叶口水库坝型比选

文中根据地形、地质、施工、建筑材料及运行管理等条件,初选混凝土面板堆石坝和混凝土重力坝两种坝型进行比较,推荐碾压混凝土重力坝方案。     

电磁式沉降管在公伯峡面板堆石坝变形观测中的应用

介绍了电磁式沉降管在公伯峡面板堆石坝变形观测中的应用情况,对电磁式沉降管观测成果进行分析,并与水管式沉降管及三维有限元计算成果进行比较,可看出电磁式沉降管观测成果规律性好、合理、可靠,可用来观测面板堆石坝沉降变形。电磁式沉降管在公伯峡面板堆石坝变形观测中的成功应用可为其它类似工程提供可借鉴的经验。     

组合型混凝土面板堆石坝应力应变特性分析

组合型面板堆石坝是在下游底部设置混凝土坝与面板堆石坝形成的复合坝。以某150 m级面板坝工程为依托, 采用三维非线性有限元方法, 系统研究了组合型面板坝堆石坝体、混凝土坝以及防渗体系的应力应变特性。结果表明, 与常规面板堆石坝相比, 该组合坝型在堆石坝体变形方面虽没有显著改变, 但由于缩短了面板和垂直缝长度, 面板应力应变状况得到了有效改善, 且通过将混凝土坝坝顶宽度设置成大于趾板宽度, 可有效避免由高趾板引起的周边缝变位过大问题。目前200 m级高面板坝最突出问题是面板的结构性裂缝和挤压破坏, 而该组合坝型可以有效改善面板应力状态, 为超高面板坝的建设提供了新的思路。     

狭窄河谷中混凝土面板坝的应力变形规律及工程措施研究

为深入了解河谷地形因素对混凝土面板堆石坝应力变形特性的影响,采用一个典型的混凝土面板堆石坝三维有限元模型进行了不同岸坡坡度与河床宽度等影响因子的分析研究,并在总结已有相关研究成果的基础上,结合工程实例,探讨了改善峡谷地区混凝土面板堆石坝应力变形特性的工程措施。研究成果表明：河谷地形对大坝的作用主要表现在岸坡对坝体和面板的约束及顶托作用,这种作用随大坝长高比的增加而减弱。对于修建于狭窄河谷中的面板坝,其堆石体位移梯度和面板的压应力数值相对较大。工程上可采取提高堆石体压实密度,设置岸坡增模堆石区,以及合理确定面板浇筑时机和设置可吸收变形的面板纵缝填充材料等措施,以控制坝体变形并改善面板的应力状态。     

混凝土面板堆石坝施工期安全监测数据分析

混凝土面板堆石坝施工期大坝混凝土面板时常出现挤压破坏、面板裂缝、止水结构破坏等状况,损伤大坝坝体结构及防渗体系。文章根据尚溪河水库面板堆石坝防渗结构特征,结合施工期监测数据,对面板变形裂缝与影响因子间的关系进行分析。结果表明:混凝土面板的顶部变形、挠度、脱空、温度和钢筋应变等呈规律性变化,面板整体施工质量良好。混凝土水化热温升高引起的温度应力和干缩变形,是造成防渗面板裂缝的主要原因。     

关于混凝土面板堆石坝监测仪器布置的探讨

在对国内混凝土面板堆石坝监测仪器的布置及运行情况进行总结分析的基础上,探讨了有关面板坝监测仪器布置的几个基本问题,对高坝面板脱空监测的必要性进行了论证,对监测面板混凝土应力的应变计组的选用及布置方向进行了分析,指出面板垂直缝止水防渗与缝后渗水监测的必要性,还对监测项目中常用的监测方法进行了对比分析,强调了仪器选型、施工及观测过程中应注意的主要问题.