大角度折线型高面板堆石坝三维数值模拟分析及应用

对大角度折线型高混凝土面板堆石坝进行系统的研究,探索其受力变形规律,有利于进一步提高混凝土面板堆石坝的筑坝技术,同时拓宽混凝土面板堆石坝的应用范围。以某拟建工程为例,采用三维非线性有限单元法,建立折线型面板堆石坝的数值模型,分析其坝体及面板的应力、应变变化规律,研究折线型坝体结构与面板结构缝变形之间的非线性关系。研究结果表明:采用三维非线性有限单元法进行折线型混凝土面板堆石坝整体性能研究是可行的;折角两侧的坝体沿坝轴线方向具有向折点部位偏移的趋势;在坝体变形的带动下,两侧面板的水平向拉应力和结构缝张开变形增大;重点提高堆石体力学性能,以及利用转角布置的灵活性优化整个大坝的布置条件,可有效地提高折线型面板堆石坝运行的安全性。     

抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝应力变形分析

为了研究抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝不均匀沉降和面板挤压破坏,为设计和施工提供理论指导,对天池抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝进行三维有限元应力变形分析,堆石料的本构关系采用邓肯-张E-B(ElasticBulk)模型,建立混凝土面板子模型结构,采用无厚度的三维非线性面-面接触摩擦单元来模拟面板与垫层之间的接触、面板竖缝和周边缝。计算结果表明,坝体竣工期和蓄水期的沉降变形分别占坝体高度的0.63%和0.66%,坝体的整体应力变形符合一般规律;面板蓄水期最大挠度为40.8 cm,大致与坝体上游坝面位移相契合;面板竖缝和周边缝的整体变形量都不大,可以保证止水安全正常工作。对不同的面板竖缝填缝材料和宽度进行对比分析,建议采用较软的填充材料以改善面板轴向压应力,采用较大的竖缝宽度以改善面板顺坡向拉应力。     

响水涧抽水蓄能电站上水库主坝应力变形分析

面板堆石坝的应力变形,尤其是面板的应力变形及周边缝、垂直缝的变形是工程设计施工人员最为关注的部位．以响水涧抽水蓄能电站上水库主坝为例,建立三维有限元模型,计算分析各工况下坝体、面板的的应力应变以及周边缝、垂直缝的变形,为面板坝设计施工提供参考性意见．     

某面板堆石坝应力及变形的有限元分析

基于邓肯-张E-B模型,建立了某面板堆石坝的有限元计算模型,获得了施工期、正常蓄水期和水位骤降期的坝体、面板应力及变形的分布和变化规律.结果表明:该混凝土面板堆石坝的坝体应力及变形性状正常,变形值在可接受范围内;坝体发生剪切破坏的可能性较小;趾板下覆的坝基较小范围内,存在应力集中和小主应力方向受拉的现象;库水位的大幅度变化对面板的挠度影响明显;坝基中断层只是对坝基的应力分布形态有影响,对坝体的应力变形影响微弱.     

利用ABAQUS分析混凝土面板堆石坝非线性应力与应变

利用通用有限元分析系统ABAQUS的用户子程序,实现了Duncan-Chang模型的开发.对某混凝土面板堆石坝(CFRD)进行了填筑与蓄水过程的应力与变形的三维非线性有限元仿真模拟,得到了坝体和面板的应力与变形、垂直缝和周边缝沉陷、剪切和张开变形等结果,可为坝体断面优化分区、接缝止水设计提供重要参考依据.同时表明:充分利用ABAQUS已经具备的非线性分析功能,二次开发是完成混凝土面板堆石坝三维非线性应力应变分析的有效解决方案.     

小河面板堆石坝应力与变形分析

采用邓肯模型对小河面板堆石坝竣工期和蓄水期进行了三维有限元计算,接触面用弹粘塑性本构关系的节理单元进行模拟,分析了不同时期坝体及面板的应力变形情况.计算结果表明,坝体最大横断面的最大沉降值约为坝高的0.54%,面板周边缝位移的绝对值都小于8 mm,大坝应力变形满足安全要求.     

某水电站面板堆石坝三维有限元变形分析

旨在给面板堆石坝的设计提供有效的技术参数,提出了科学合理的坝体分区以及面板与分缝的结构形式,数值模拟了面板堆石坝三维渗流问题,利用邓肯-张E-B模型,基于有限元分析软件ANSYS提供的二次开发程序,分析了混凝土面板堆石坝竣工期和蓄水期的应力变形.计算结果表明:蓄水期坝体最大横断面最大计算沉降约为147.5cm,约为坝高的1.2%,坝体最大主应力约为2.33 MPa,面板的挠曲变形最大值约为14.88cm,坝体的应力和变形以及面板的变形均较小;岸坡地形对坝体和面板的应力变形有着明显的影响,右岸陡边坡及凸山梁,引起坝体和面板的变形梯度均较其他部位大.运用ANSYS模拟面板堆石坝三维渗流的应力应变合理可行.     

面板堆石坝最大加速度放大倍数经验公式

对面板堆石坝进行三维动力反应计算分析,采用等价线性化模型以不同坝体高度、不同河谷形状为对象,研究了输入不同地震波坝体的反应.结果表明,在坝高相同、基础输入加速度不变情况下,随河谷宽度增加,坝顶坝轴线最大加速度位置由中间向两岸对称移动;对狭窄河谷,最大加速度在坝轴线中间坝顶部位,对宽阔河谷,最大加速度在靠近两岸的部位.对面板堆石坝地震反应加速度分布规律进行了统计分析,给出了计算坝体最大加速度放大倍数的经验公式,为实际工程中进行基于拟静力法的面板堆石坝抗震稳定分析提供了参考依据.     

300m标准面板堆石坝预沉降速率特性

采用高围压下的幂函数流变模型对不同预沉降周期下的300m标准面板坝进行应力、变形分析,在考虑经济性和安全性的要求下,对比和分析不同预沉降速率下的堆石体后期变形、面板应力变形和周边缝变形,提出可操作的变形量化控制的新特性,对300m级高混凝土面板堆石坝变形量化控制指标的确定具有一定的参考意义.结果表明,流变变形对300m标准面板坝具有重要影响,在不考虑河谷形状和坝坡因素的影响下,堆石体预沉降速率为4mm/月,预沉降周期为6个月,可显著减小堆石体后期变形,且明显改善面板应力变形性态和周边缝的变形;对于300m标准面板坝,周边缝的剪切、沉陷和张开值偏大,需采取合理的工程措施减小周边缝变形,或改进止水结构,提高其安全标准.     

江坪河水电站混凝土面板堆石坝三维有限元分析与面板裂缝控制

裂缝是制约面板堆石坝推广的重要控制因素之一.针对可能导致面板出现裂缝的各种因素,结合江坪河面板堆石坝实际工程,建立包含面板、堆石体和岩基的三维数值分析模型,采用邓肯-张E-B模型模拟堆石体的应力应变关系,对竣工期与运行期的面板、周边缝的应力与变形展开研究,并对邓肯-张E-B模型中的关键控制材料参数进行了敏感性分析.结果表明:参数n、m对堆石体和面板的变形及应力影响较小,而Rf和k产生的影响较大.因此,堆石体选料应该级配合理,碾压应充分,保证坝体填筑均匀上升,加速竣工期沉降,减少蓄水后的变形量,避免蓄水后的堆石体和面板产生过大的沉降以及出现裂缝.