重力坝三维有限元分析

以三维有限元法为基础,对故县水库重力坝坝体及基础进行结构分析,计算坝体在5种工况下的应力、位移,并对计算结果进行详细分析.指出坝体应力在几种工况下绝大部分处于受压状态,坝踵区出现了应力集中现象;在温度荷载的作用下,坝体发生了较大的变形,温升时坝踵处产生较大的压应力,温降时产生拉应力.由于横缝作用,拉应力值不大;在地震动力荷载作用下,坝体最大动位移出现在坝顶上游侧,在坝踵和坝趾处均出现应力集中.这些结论供同类型的重力坝设计和复核作参考.     

提高岩基混凝土重力坝沿坝底抗滑稳定性的工程措施

本文以坝底最不利点未达到屈服状态作为稳定准则,并采用了真实弹性抗剪强度这一新概念,研究讨论了在弹性工作状态下,混凝土重力坝坝底应力分布和抗滑稳定性,提出了改善坝底应力分布和提高其抗滑稳定性的工程措施。并证明了设置托承和在坝踵处设置人工缝对减小坝踵区附近的拉应力有更显著的效果。     

用杂交元法计算V形切口问题的应力强度因子

采用杂交模型有限元法计算了带Ｖ形切口梁试件的应力强度因子，计算了重力坝坝踵区纯Ⅰ型、纯Ⅱ型和Ⅰ－Ⅱ复合型问题的应力强度因子。     

大型浆砌石重力坝三维有限元结构计算分析

宝泉抽水蓄能电站下水库浆砌石重力坝存在坝体弹模差异和材料变异性等问题,应用三维空间有限元方法,对大坝的应力、位移分布规律进行了研究,并对多种水位工况下坝体的应力变形状态和坝踵、坝趾应力进行了计算比较分析,同时揭示了大坝及坝基的应力分布情况。计算分析结果表明,大坝安全可靠,坝体结构总体上达到了规范要求。在系统总结研究成果的基础上,为工程建设提出了合理化的意见和建议。     

碾压混凝土重力坝静动力分析

碾压混凝土坝受施工影响 ,常在混凝土碾压层间出现结合面夹层 ,影响坝体变形及内应力分布 .应用等效模量理论 ,把层状体结构转换为横观各向同性体进行应力和位移计算 ,根据Aboudi公式预测弹性参数 ,结合龙滩碾压混凝土重力坝 ,采用有限元法分析了碾压混凝土的横观各向同性性质对坝体应力分布和动力特性的影响 .结果表明 :对比各向同性体模型 ,碾压混凝土重力坝采用横观各向同性体模型 ,计算的坝基面的坝踵及坝趾处应力集中程度变化明显 ,坝体位移相对各向同性体计算的位移偏大 ;进行碾压混凝土坝的静动力分析时 ,把层状体结构物简化为横观各向同性体的方法是简单可行的     

重力坝上游坝面和坝踵水平裂缝的断裂力学分析

本文以线弹性断裂力学观点,对重力坝上游面和坝踵水平裂缝进行了分析,研究表明:在重力坝上游存在一个允许水平裂缝区。坝踵产生裂缝及其扩展是坝的初始破坏形式。当库水位上升时,裂缝向基岩内扩展,应该用断裂力学方法校核裂缝的稳定性,并以此作为重力坝稳定的补充条件。文中通过石膏实验,研究了脆性材料的复合判据。最后对应用断裂力学研究重力坝裂缝问题提出几点意见。     

人工神经网络和可靠度理论用于拱坝坝踵开裂风险的研究

借用部分同级别坝高、高宽比接近拱坝的相关数据,利用人工神经网络建立的拱坝坝踵应力和上游水位之间的函数关系σ=f(H),计算出坝踵应力的均值、标准差.根据可靠度理论分析选取上游水位和坝踵应力为随机变量和根据最大拉应力破坏准则建立坝踵混凝土开裂的功能函数.最后,利用蒙特卡罗法进行坝踵破坏(失效)概率计算,得出拱坝坝踵的破坏(失效)概率.在拱坝可行性设计论证阶段,借用部分同级别坝高、高宽比接近拱坝的相关数据,根据拟建拱坝的上游设计水位可以初步估算坝踵区的拉应力值,采用此方法论证拱坝坝踵开裂失效概率是可行的.     

大塅变体型空腹重力坝结构模型试验研究

本文对变体型空腹重力坝结构进行了物理结构模型试验研究,并较好地验证了该坝应力的分布特性。     

碾压混凝土重力坝静动力分析

碾压混凝土坝受施工影响,常在混凝土碾压层之间出现结合面夹层,影响坝体变形及内应力分布。应用等效模量理论,把层状体结构转换为横观各向同性体进行应力和位移计算,根据Aboudi公式预测弹性参数,结合龙滩压混凝土重力坝,采用有限元法分析了碾压混凝土的横观各向同性性质对坝体应力分布和动力特性的影响。结果表明：对比各同向性体模型,碾压混凝土重力坝采用横观各向同性体模型,计算的坝基面的坝踵及坝趾处应力集中程度变化明显,坝体位移相对各向同性体计算的位移偏大;进行碾压混凝土坝的静动力分析时,把层状体结构物简化为横观各向同性体的方法是简单可行的。     

溃坝涌浪及其对重力坝影响的数值模拟

针对高坝库区滑坡涌浪对重力坝的影响问题,进行滑坡涌浪的产生、传播过程及其对重力坝的冲击作用特征研究.采用基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的涌浪-坝体相互耦合模型模拟库区滑坡涌浪的全过程,研究滑块位移-时间曲线以及涌浪过程中不同时刻滑块位置与流体特征,分析涌浪冲击对重力坝坝顶位移、坝体应力的影响以及坝面冲击压力的分布规律.数值模拟结果表明:重力坝受到的库水冲击作用包括滑坡冲击库水产生的涌浪波和水体受到挤压产生的压缩波,2种作用均会导致坝踵和坝体下游折坡点出现较大拉应力,在库区滑坡对坝体影响的研究中应同时考虑涌浪波和压缩波的作用.     

重力坝采用预应力技术的断裂力学研究

以断裂力学理论为基础,运用有限单元法对混凝土重力坝采用预应力技术进行了研究,揭示出预应力可有效抑制坝踵裂缝的扩展,大大地提高了重力坝的安全度;并且指出预应力的最优数值和位置,对于在重力坝上推广预应力技术有一定的参考价值.     

弹性地基上重力坝坝踵界面裂缝断裂可靠度分析

本文用特解边界元法及蒙特卡罗边界法计算了弹性地基上重力坝坝踵界面裂缝的断裂可靠度,找出了断裂韧度的均值是影响坝踵界面裂缝可靠度的主要因素,同时指出:区分裂缝的类型对断裂可靠度计算来说是十分重要的。文中还定量分析了地基刚度对裂缝断裂可靠度的影响。计算结果表明:地基刚度对裂缝断裂可靠度的影响甚大,不可忽视。计算还表明:扬压力对断裂可靠性来说仍是一种极为不利的因素。     

确定重力坝坝踵切口应力强度因子的公式及其有限单元法

本文首先把大坝上游面与基础面组成的平面角看作为切口上受分布水荷载和均布水荷载作用的V型切口,从构造这种切口尖端附近的应力函数出发,推导出了切口尖端附近应力场和位移场的近似表达式;其次,通过实际算例论证了用有限单元法,采用常规单元计算V型切口应力强度因子的可行性;最后,计算了在水压超载和不同坝高情况下重力坝坝踵切口的应力强度因子k_1、k_2,同时还与采用文献[1]公式的计算结果进行了比较。计算分析表明:考虑坝踵切口水荷载和坝体体力时所得应力强度因子是合理的;对于纸坝,断裂破坏的可能性很小;对于高坝,断裂破坏的可能性较大,应该进行拉剪和压剪的断裂分析。     

Influence of construction interfaces on dynamic characteristics of roller compacted concrete dams

To study the influence of construction interfaces on dynamic characteristics of roller compacted concrete dams(RCCDs),mechanical properties of construction interfaces are firstly analyzed. Then, the viscous-spring artificial boundary(VSAB) is adopted to simulate the radiation damping of their infinite foundations, and based on the Marc software, a simplified seismic motion input method is presented by the equivalent nodal loads. Finally, based on the practical engineering of a RCC gravity dam, effects of radiation damping and construction interfaces on the dynamic characteristics of dams are investigated in detail. Analysis results show that dynamic response of the RCC gravity dam significantly reduces about 25% when the radiation damping of infinite foundation is considered. Hot interfaces and the normal cold interfaces have little influence on the dynamic response of the RCC gravity dam.However, nonlinear fracture along the cold interfaces at the dam heel will occur under the designed earthquake if the cold interfaces are combined poorly. Therefore, to avoid the fractures along the construction interfaces under the potential super earthquakes,combination quality of the RCC layers should be significantly ensured.     

基于不同地基条件下Hardfill坝的破坏模式及稳定性研究 (研究生论坛）

Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间的新坝型,坝体结构特性较好,整体应力水平较低,应力集中不明显,但是Hardfill坝对于地基的适应能力如何还有待了解,所以对其在不同地基条件上的结构破坏模式与稳定性的研究很有必要。本文采用地质力学破坏模型试验和有限元计算,针对在外荷载作用下Hardfill坝在均质地基以及含有复杂结构面的地基上的破坏模式及其稳定性开展研究。结果显示：在均质地基上Hardfill坝由坝踵首先开裂,并沿着建基面一直贯通直至坝趾处发生整体失稳,超载安全系数较大;在含有软弱结构面的复杂地基上的坝与地基主要在软弱结构面出现塑性破坏,最终沿软弱结构面发生滑动失稳,稳定安全度相对于均质地基较弱。