混凝土性能参数对坝体温度应力影响的敏感性分析

用有限单元法研究了混凝土线膨胀系数、弹性模量、绝热温升、徐变等主要影响因素对混凝土坝温度应力的影响,并对参数进行了敏感性分析。同时,在混凝土浇筑层厚度和间歇期的共同影响下,探究了坝体温度应力的变化规律,得出了线膨胀系数、弹性模量、绝热温升、徐变度对温度应力的敏感度,得到了温度应力最大值和间歇期的关系式。     

用反演分析法推求连拱坝混凝土的力学参数和断裂韧度

为了监视大坝的安全,需要进行有关方面的研究,如进行理论计算(有限元法、工程力学等)和模型试验,分析坝体与地基的应力、变形以及裂缝的形成条件等。这就需要确定坝体混凝土确切的弹性模量(E)、线膨胀系数(α)以及断裂韧度等。而设计时采用的混凝土力学参数,由于施工、混凝土分区以及老化与徐变等原因,往往与实际值出入较大。本文以佛子岭连拱坝为例,介绍用坝顶水平位移统计模型的水压力分量与有限元法计算的水压力分量,推求混凝土的弹模(E);用坝顶垂直位移统计模型的温度分量与有限单元法计算的垂直位移的温度分量,推求混凝土的线膨胀系数(α);由观测资料分析引出的裂缝产生的控制情况,用有限元法和断裂力学推求坝体混凝土的断裂韧度。     

构皮滩拱坝混凝土线膨胀系数反演分析

掌握大坝运行期混凝土线膨胀系数是研究坝体在温度作用下应力变形特征和规律的必备条件。采用无应力计测值对构皮滩拱坝混凝土线膨胀系数进行反演,首先根据各测点测值基本变化规律分析了数据可靠性,再利用正常工作的各测点无应力计测值进行统计模型回归分析,得到构皮滩大坝混凝土实际线膨胀系数为6. 18×10-6/℃。     

基于MCMC法的混凝土坝坝体坝基变形模量随机反演

针对混凝土坝材料力学参数反演中存在大量不确定性问题,提出了混凝土重力坝坝体弹性模量与坝基变形模量的MCMC随机反演法。将坝体及坝基变形模量参数视为随机变量,基于Bayesian理论,利用无似然函数的马尔可夫链蒙特卡罗方法（Markov chain Monte Carlo (MCMC) without likelihoods）进行随机参数后验分布抽样。通过平稳后的马尔可夫链得到参数后验分布的随机样本,进而得到对应的期望值和标准差。以龙滩高混凝土重力坝为例,结合典型断面的二维平面有限元模型,采用无似然函数的MCMC算法对坝体、坝基变形模量进行了随机反演,得出所需反演参数（坝体弹性模量、坝基变形模量）的分布;分析了坝体、坝基变形模量分布的统计特性与观测值波动之间的关系,得出后验分布变异性与观测值离散性呈正相关关系。     

高拱坝大体积混凝土自生体积变形回归分析——以溪洛渡水电站为例

在大型水电工程施工过程中,对混凝土的自生体积变形要求日趋严格。准确掌握混凝土自生体积变形,对结构防裂和改善内部应力状况有重要作用。以溪洛渡水电站为例,通过对坝段中布设的无应力计观测数据进行回归分析,得出了更接近实际值的自生体积变形,充分了解了坝体混凝土温度变形的实际线膨胀系数以及自生体积变化规律,通过与室内实验结果比较,发现回归分析结果与实际较为吻合。      

龙滩水电站坝顶变形过小原因分析

监测资料显示,龙滩水电站坝顶变形明显小于其他同类型碾压混凝土坝。为探究其原因,采用有限元进行了坝体弹性模量反演以及温度和体形(刚度)敏感性分析。结果表明,坝体和坝基弹性模量均在正常范围内,温度对坝顶变形有一定影响,坝体体形(刚度)对坝顶变形影响较大,坝体体形较厚是龙滩水电站坝顶位移变幅较小的主要原因。     

大体积混凝土导热系数反演分析

大体积混凝土的温度场计算一直是坝工混凝土设计和研究的重点。在分析坝体混凝土温度场时,不仅需要坝区的气温、水温资料,还需要知道坝体混凝土的热力学参数。介绍了大体积混凝土导热系数的反演分析原理和方法。结合江垭混凝土重力坝原型温度资料,利用最小二乘法原理建立数学模型,计算出该大坝大体积混凝土的导热系数。计算结果和实验室数据很接近,表明反演分析方法是可信的。利用反演分析得到的导热系数,一方面可对已建工程进行实际安全度的评价;另一方面能对在建工程的设计、施工进行优化。具有一定的科学价值和广泛的应用前景。     

某混凝土重力坝温度线膨胀系数反演分析

利用混合模型反演法和无应力计测值反演法对某混凝土重力坝的温度线膨胀系数进行了反演分析,发现用不同方法反演所得到的结果非常接近,且均在合理范围内,为分析评价大坝的安全性态提供了依据。反演分析的结果同时表明了混合模型反演法和无应力计测值反演法的可行性。     

七里塘碾压混凝土拱坝温度场仿真分析

利用三维有限元法,对七里塘碾压混凝土拱坝进行了施工期的温度场仿真分析。通过几个典型时段拱冠梁截面的温度等值线图和最高温度包络图,以及施工结束时坝体表面的温度等值线图,得出了温度场的分布规律。仿真分析中考虑了温度场的参数敏感性,混凝土绝热温升随龄期的变化、分层浇筑等因素的影响,具有一定的精度,可以为七里塘碾压混凝土拱坝分析混凝土温度应力和抗裂危险性提供依据。     

龙羊峡重力拱坝运行期变形与应力反演分析

基于龙羊峡重力拱坝实测数据,建立拱坝-地基有限元模型,进行了反演分析,确定了合理的温度分布函数的参数,以及坝体与基岩材料弹性模量。采用反演得到的有限元模型计算了龙羊峡重力拱坝运行期温度场分布及坝体变形与应力分布。结果表明,龙羊峡重力拱坝坝体中心温度常年几乎没有变化,坝面区域温度变化受外界影响较大;坝体混凝土弹性模量相比于设计试验值大,提升约25%;应力状态方面,坝体整体受压,冬季由于气温较低,坝面区域存在小范围拉应力区,拉应力水平较小,不影响工程安全运行。     

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。     

清江隔河岩大坝位移反分析项目通过验收

2005年11月14日，长江科学院工程安全与病害防治研究所承担的清江隔河岩水电站重力拱坝位移反分析项目顺利通过清江水电开发有限公司组织的验收。该项目采用改进的遗传算法与BP神经网络相结合的方法，较好地解决了多参量的全局优化问题。同时，利用均匀设计理论和人工神经网络相结合，将有限元正分析过程从反分析中分离出来，大大提高了反分析的速度和准确性。反演分析了清江隔河岩水电站重力拱坝坝体混凝土的弹性模量、线膨胀系数以及部分坝基岩体的弹性模量等参数，实现了大型岩土工程问题的多参数反演，提出了供设计、运行单位参考的清江隔河岩重力拱坝位移监控指标，取得了较好的效果。项目研究成果获得了验收专家的好评。     

老混凝土坝防渗加固施工中温度应力仿真分析

运用大型通用有限元分析软件ANSYS对某老混凝土重力坝防渗加固形成防渗心墙施工中的温度场及温度应力进行全过程的仿真分析.计算中考虑了水温、气温、坝体材料分区、坝体切槽、浇筑层尺寸以及混凝土发热率等因素的影响.得出了施工过程中温度场及温度应力的变化规律,新浇混凝土对坝体整体湿度场影响较小,但浇筑坝内的温度和应力都有一定变化,新老混凝土接触处应力发生较大变化,开挖、浇筑施工中温度作用不显著改变坝体整体应力状态,但温度荷载却为产生坝体应力的主要因素.     

基于SSA-MSVR的混凝土拱坝材料参数反演模型

为进一步提高混凝土拱坝材料参数获取的准确性,构建了基于多输出支持向量回归(MSVR)和麻雀搜索算法(SSA)的混凝土拱坝材料参数反演模型。为了快速模拟坝体径向位移与材料参数的非线性关系,建立了高精度的MSVR模型代替有限元模型计算,并利用SSA对所需参数进行寻优反演。工程实例验证结果表明：构建的反演模型计算精度高,计算速度快,能快速反演坝体与坝基材料参数,可用于实际工程的材料参数反演分析。     

基于神经网络模型的某大坝混凝土弹性模量时变规律反演分析

基于人工神经网络的非线性映射特性，在三维有限元计算的基础上，结合大坝原型观测资料，提出了大坝参数时变规律的反演方法。以某混凝土重力坝的原型观测资料为例，利用该方法反演得出了该坝坝体混凝土弹性模量的变化规律。结果表明该方法是切实可行的，可应用于分析评价大坝材料参数的变化。     

大竹河水库沥青混凝土心墙坝渗漏分析及处理方案研究

大竹河水库大坝为碾压沥青混凝土心墙石渣坝,水库蓄水过程中坝体渗漏量偏大、浸润线偏高。蓄水至1 212.2 m时,下游坝坡高程1 182~1 185 m出现平行坝轴线的散浸带,并在局部形成流淌状。鉴于水库大坝渗漏问题严重,采取物探检测、连通试验以及对坝体渗漏进行反演计算,结合坝体安全监测资料综合分析,得出坝体沥青混凝土心墙存在渗漏;针对坝体结构特点,对大坝渗漏处理方案进行分析研究后,从有效、可靠、安全、经济等综合分析比选,推荐混凝土防渗墙方案,此工程的渗漏分析及处理方案研究成果可为类似病险工程提供参考和借鉴。     

基于果蝇-BP神经网络算法的大坝力学参数反演

采用果蝇算法与BP神经网络方法结合进行混凝土重力坝弹性模量反演分析,使得反分析出的坝体和坝基弹性模量更精确、效率更高。分析表明:果蝇-BP神经网络算法的精度优于纯粹的BP神经网络算法,对坝体和坝基的材料参数进行反演分析可以更准确、更全面地了解坝体和坝基材料情况,可为工程的设计和施工提供一定的参考信息。     

碾压混凝土坝施工期坝体温度及应力仿真研究

碾压混凝土坝,根据混凝土的热学参数及边界条件随时间的变化规律以及混凝土浇筑过程等条件,应用瞬态热传导三维有限元分析方法,对针对坝体施工期的温度场和徐变应力进行了动态仿真计算,得出了坝体在施工期温度和应力的时空分布规律。     

不确定因素影响下混凝土结构温度应力计算

温度应力仿真分析是温度控制设计的基础,对工程的施工和安全有重要作用。混凝土结构的温度应力受很多不确定因素的影响。选取混凝土线膨胀系数、弹性模量、徐变度和温度增量4个主要参数,引入区间数理论,结合有限元方法,在综合分析影响混凝土温度应力参数的不确定性的基础上,推导了相应的温度应力随参数变化的区间计算公式,建立了不确定因素影响下混凝土结构温度应力有限元计算方法。     

大坝实测性态分析若干成果的讨论

本文根据笔者近年来对里石门、恒山、南溪(双曲拱坝),陈村(重力拱坝),参窝、新安江、丹江口(重力坝),拓溪(大头坝)等工程观测资料的分析,结合国内外专家的研究成果,就大坝实测位移、应力的变化规律以及若干反馈成果进行讨论。同时,提出了诸如负温时混凝土线膨胀系数剧增;坝体最危险应力发生在施工期;温度是形成坝体应力的主要因素;计算应力与实测应力比较时必须修正等令人感兴趣的问题。