一种计算Hardfill坝应力的方法

研究提出一种Hardfill坝坝体应力的计算方法。根据有限单元法计算结果,分析了Hardfill坝 坝体应力的分布规律,在此基础上总结提出坝体铅直正应力、剪应力及水平正应力的计算方法。通过 实例验证并与有限单元法的应力成果对比,证明本文提出的计算方法具有较好的精度,计算方便快 捷,可以满足对Hardfill坝坝体应力初步分析的需要。     

Hardfill坝在小水电中的应用研究

通过有限元软件从温度控制和坝体应力两个方面对Ｈａｒｄｆｉｌｌ坝进行了计算分析，得出了Ｈａｒｄｆｉｌｌ坝温度场及坝体应力的特点和规律，并结合Ｈａｒｄｆｉｌｌ坝的一些材料特性，得出Ｈａｒｄｆｉｌｌ坝符合新时代绿色、环保的新要求，为Ｈａｒｄｆｉｌｌ坝在绿色小水电中的广泛应用提供一定的理论支撑。     

Hardfill坝仿真计算分析

Hardfill坝是一种新坝型。首先研究了Hardfill材料的弹性模量和徐变度,然后根据Hardfill坝的材料、结构和施工特点,基于有限单元法,对100 m高的Hardfill坝的施工期和运行期的温度场、应力场进行全过程仿真计算。分析结果表明:在Hardfill坝中,由基础温差产生的温度应力已经不再是控制性因素;同时,Hardfill坝依然存在由于内外温差引起的表面拉应力。提出了一种设表面缝而不设贯穿横缝的Hardfill坝分缝方案,既能保证大坝表面的抗裂安全,又能减小对坝体施工的干扰,可为工程设计提供参考。     

等效应力在拱坝应力分析中的应用

拱坝应力分析方法大致可以分为拱梁分载法及有限元法两类。其中有限元法计算结果在近基础部位存在着明显的应力集中，这对拱坝的应力评价带来了困难。基于ＡＮＳＹＳ软件，通过在模型中设置薄层单元，并利用单元平衡条件计算基础部位的等效应力，可以很好解决这一问题。计算结果表明，工程实例的基础部位等效应力结果合理，满足各工况条件下拱坝应力控制标准，为工程设计提供了依据。     

Hardfill坝结构安全性分析

Hardfill坝是一种新坝型（该坝型在日本被称为CSG坝），其基本剖面为对称梯形，上游设混凝土防渗面板。从结构稳定的角度看，采用对称梯形剖面的Hardfill坝是一种安全稳定性较高的坝型。本文运用三维有限元数值模拟方法，对Hardfill坝的面板和坝体结构进行分析。研究结果表明，Hardfill坝的安全性，与面板坝和重力坝相比有很大的提高，是一种高安全性的坝型。     

Hardfill坝筑坝材料工程特性分析

Hardfill坝是一种新坝型,这种新坝型的基本特点是采用一种称为Hardfill的低强度筑坝材料。hardfill是利用在坝址附近易于得到的河床砂砾石或开挖弃渣等材料,加入少量水泥和水而获得的一种低强度筑坝材料。基于现有试验成果,对Hardfill材料工程特性进行分析。主要分析了Hardfill的本构关系、强度特性、渗透特性和热力学特性等。分析结果表明,Hardfill材料在工程上具有许多优良的性质,把低强度的hardfill材料与梯形hardfill坝结合起来,具有技术上和经济上的优越性,应用前景良好。     

Hardfill坝温度场仿真分析

Hardfill坝是一种新坝型,其基本剖面为对称梯形,上游设混凝土防渗面板.由于坝体采用新材料Hardfill(一种超贫碾压混凝土),其温度场与一般的碾压混凝土的温度场有较大的区别,在施工方式上也有很大的不同.目前,对Hardfill温度场以及施工方式的不同给温度场带来的影响的研究尚不深入,有必要对这一问题开展更进一步的分析和研究.运用三维有限元数值模拟方法,对Hardfill坝施工期的温度场进行了仿真分析,并与碾压混凝土重力坝进行比较,得出了Hardfill坝温度场变化规律,为进一步深入研究Hardfill温度场和温度应力场奠定了基础.     

基于矩法的重力坝建基面非线性等效应力分析

针对重力坝建基面角缘应力问题提出了非线性等效应力的概念。采用多项式表示等效应力,根据等效应力的各阶矩与有限元应力相应的各阶矩相等,确定多项式的系数,进而得到等效应力的分布。分析表明,当前普遍采用的线性化等效应力仅是非线性等效应力在一次矩等效时的特例。重力坝算例说明,2阶等效应力具有一定的网格稳定性,适合在重力坝工程中比较局部角缘应力。     

Hardfill坝自振特性分析的剪切楔法

基于剪切楔理论,按Hardfill坝的实际形状进行计算,把面板直接列入平衡微分方程进行求解.利用特殊函数-Liouville函数和合流超比函数进行求解,推导出Hardfill坝自振频率和振型的计算公式.通过算例分析,比较剪切楔法与有限元法计算所得坝体自振特性,论证剪切楔法计算坝体频率和振型的适用性和准确性.剪切楔法的优越性是计算简便,特别适用于方案论证比较阶段.     

Hardfill 坝结构破坏模型试验研究

Hardfill坝是一种新坝型,有必要研究其结构破坏模式与破坏机理,评价结构安全度以促进新坝型的发展和应用。采用地质力学模型试验方法,进行了国内首次Hardfill坝破坏模型试验,分析大坝在外荷载作用下的变形、破坏特征及其演变过程。试验结果表明,Hardfill坝的破坏区域主要发生坝踵、坝趾及坝基面上,在超载过程中大坝经历了稳定、非线性变形以及失稳破坏3个阶段;大坝破坏模式为坝踵首先出现开裂,坝趾随即产生裂缝,最终坝体沿坝基面整体失稳,同时坝踵与坝趾附近部位开裂而形成了脱离坝体的三角形块体;坝踵、坝趾开裂超载系数K1=6.0～7.0,大变形超载系数K2=7.5～8.5,最终破坏超载系数K3=9.0～10.0。     

基于ANSYS的拱坝等效应力分析

在拱坝有限元分析成果的基础上进行等效应力计算是件繁琐的工作。利用ANSYS参数化设计语言对拱坝有限元等效应力进行了二次开发,使等效应力的计算变得简单方便,易于掌握,为有限元技术在拱坝分析中的广泛应用提供了有力的技术支持。     

基于有限元等效应力的重力坝坝踵应力分析

采用有限元进行重力坝坝体应力分析时,坝踵应力的取值一直是坝工界长期关注的问题。基于有限元等效应力的思想,提出了一种新的简化等效方法,通过限制网格的大小来计算坝踵应力,得到的应力值可作为设计的参考。     

网格尺寸对拱坝等效应力分析的影响

本文对有限元内力法求解拱坝等效应力分析方法进行了进一步改进。建立了拱梁向应力为直线分布时以上、下游面等效应力为未知量而拱或梁截面上的约束内力为已知量的求解方程，并根据常规的多拱梁应力分布假定及上、下游面已知应力边界条件，导出了上、下游面其余应力分量求解公式。对溪洛渡高拱坝在水压力(含淤砂压力)、温升、温降及自重等荷载作用下不同网格的计算结果表明，拱厚方向采用两层以上单元、拱梁方向网格采用足够精度的网格可得到基本稳定的等效应力结果。     

Hardfill 材料非线性弹性本构模型研究

在砂砾料中掺入少量胶凝材料得到了一种新的低强度筑坝材料——Hardfill材料,其力学性能介于碾压混凝土和土石料之间,应力-应变关系具有明显的弹塑性性质和应变软化等特性.在已有研究的基础上,通过理论和数学分析,提出了能够反映Hardfill材料应变软化特性、参数物理意义较为明确的六参数非线性弹性本构模型,并给出了详细的参数确定过程.将该本构模型应用于坝高100m的Oyuk坝进行非线性有限元分析,结果表明:应用非线性本构模型计算所得坝体应力和变形分布规律与线弹性计算结果基本一致;因坝体应力水平较低,材料基本处于线弹性状态,非线性计算所得应力值与线弹性结果相差不大;而在坝趾等应力水平较高的部位,非线性计算所得应力集中值明显较小.     

Seismic failure modes and seismic safety of Hardfill dam

Based on microscopic damage theory and the finite element method, and using the Weibull distribution to characterize the random distribution of the mechanical properties of materials, the seismic response of a typical Hardfill dam was analyzed through numerical simulation during the earthquakes with intensities of 8 degrees and even greater. The seismic failure modes and failure mechanism of the dam were explored as well. Numerical results show that the Hardfill dam remains at a low stress level and undamaged or slightly damaged during an earthquake with an intensity of 8 degrees. During overload earthquakes, tensile cracks occur at the dam surfaces and extend to inside the dam body, and the upstream dam body experiences more serious damage than the downstream dam body. Therefore, under the seismic conditions, the failure pattern of the Hardfill dam is the tensile fracture of the upstream regions and the dam toe. Compared with traditional gravity dams, Hardfill dams have better seismic performance and greater seismic safety.     

基于 ANSYS 的拱坝三维有限元等效应力分析

有限单元法可处理多种复杂的边界条件,计算过程更严密,在拱坝应力分析中已广泛应用。通过对坝体的离散化,将坝体离散为相互作用的单元和节点进行复杂条件下的应力分析。采用 ANSYS 分析软件计算了某水库单曲浆砌石拱坝在多种荷载组合作用下的坝体应力及变形,实现了等效应力的参数化计算,并与拱梁分载法计算成果进行对比分析,进而对拱坝结构安全性进行分析评价。