有限元法计算重力坝应力时的控制标准

近二十年多来，我国广泛采用了有限元法进行重力坝坝体庆力分析，但未制定用此法分析时的应力控制标准，使该法计算结果的应用受到限制。本文通过算例与工程实例的分析，初步提出了以坝基面上游部分重直拉应力分布的相对宽度作为用有限元法计算重力坝坝体应力时的控制标准。     

有限元等效应力法在重力坝强度分析中的应用

采用有限元法进行重力坝坝体应力分析时,坝踵、坝址的应力计算结果一直无法作为设计坝体断面的依据。本文将有限单元法所求得的应力合成截面内力,用材料力学公式求出重力坝建基面上任意点对应的线性化等效应力,并分析了影响有限元等效应力的各种因素。研究结果表明,有限元等效应力法有效地避免了坝踵、坝址的应力集中现象,解决了坝踵应力随网格的变化而变化的问题,计算出的建基面应力具有数值稳定性,得出的应力结果可以按现行的重力坝设计规范规定的应力标准评价重力坝坝体安全度。因此,结合有限元结果和等效应力法计算的坝踵、坝址应力结果,可为重力坝坝体强度的综合评定提供相应的依据。     

空腹重力坝坝踵应力的有限元分析

空腹重力坝的结构比较复杂，用材料力学方法难以求出现踵的真实应力，采取弹性理论的有限元法来分析坝踵应力，对影响坝踵应力的多种因素进行了分析，以便为坝踵应力取值提供设计依据。     

用杂交模型法计算重力坝坝踵区的应力强度因子

一、前言 用断裂力学方法对重力坝坝踵进行初裂分析有可能改进重力坝的设计方法,这一课题的主要内容之一是计算重力坝坝踵区的应力强度因子。 杂交模型有限元法的理论基础是放松了连续性要求的变分原理。用杂交模型法计算应力强度因子,易于考虑邻近裂纹尖端或切口顶端单元的应力奇异性,可用较少数目的单元得到相当精确的计算结果。文献[2]用杂交模型法计算过V形切口的应力强度因子,但仅限于切口表面无荷载的Ⅰ型问题。重力坝坝踵区则属复合型问题且切口表面作用水压力,单元内作用重力。重力坝的另一特点是坝基为半无限平面。本文在坝踵区设置了反映坝踵区应力奇异性的特殊单元,用修正势能原理导出了特殊单元的刚度矩阵,用杂交模型有限元与半平面边界元耦合法计算了坝踵区的应力强度因子。典型算例表     

重力坝动态断裂分析

地震作用下重力坝的坝踵裂纹及其稳定性是工程界普遍关心的问题。本文基于比例边界有限元法（the scaled boundary finite element method-SBFEM）研究重力坝坝踵裂纹的动态应力强度因子（stress intensity factor -SIF）的变化规律。SBFEM的优点是可以给出位移场沿径向的解析解，直接按定义求出SIF，而不必对裂尖进行特殊处理。以柯依那重力坝作为算例，进行了频域法和时域法的分析，比较了不同坝踵裂纹长度的应力强度因子，计算了地震应力沿坝基交界面的变化。同时计算了裂纹内水压分布对应力强度因子的影响。计算结果表明随着裂纹长度的延伸， 的峰值逐渐增大；裂纹内水压力越大，对应力强度因子的影响越大。研究成果对重力坝抗震安全性评价具有重要意义。     

重力坝坝踵应力控制标准的研究

重力坝坝踵应力控制标准问题一直是个难于解决的问题,为了研究这个问题,采用有限元线弹性模型对4种不同高度的重力坝、3种坝体下游边坡、3种地基和坝体弹模比、28组不同网格尺寸进行了计算分析,得出了不同高度、下游边坡、地基与坝体弹模比、网格尺寸情况下重力坝坝踵应力的分布规律,并且得出重力坝采用有限元计算分析的情况下,主拉应力...     

重力坝的水荷载分析

水对坝体和地基的作用力是重力坝的主要荷载,它关系到大坝的稳定和强度。目前在重力坝计算或结构模型试验中,计算或施加水荷载的方法很不一致。用各种方法得出的成果究竟有多大差别,哪种方法比较合理,是重力坝设计中需要研究分析的一个问题。本文采用平面有限元法对各种计算重力坝水荷载的方法进行了计算、分析和比较。 目前计算重力坝水荷载的方法有:(1)当采用材料力学方法计算坝体应力时:①坝体水荷载按作用于坝面的静水压力计算,同时考虑作用于计算截面上的扬压力;②坝     

用平面有限元法计算坝内底孔应力

用平面线弹性有限元法对某重力坝坝内底孔进行了应力计算,在横剖面计算中近似地采用了纵剖面的应力成果。计算结果与通常采用的两种手算方法作了对比。粗略地估算了永久运行期的温变应力,证明其数值不可忽视。     

重力坝计算与实测坝踵应力差异中扬压力作用研究

坝踵应力是评价重力坝安全的重要指标,按无拉应力准则设计的重力坝采用有限单元法分析时往往出现较大的拉应力,但实际工程中未见观测到拉应力的报道,有的甚至出现较大压应力,同时实测应力变幅往往远小于计算值。本文统计了国内外24座重力坝观测结果,分析了坝踵应力蓄水前后变化特点,以一典型重力坝断面为例,采用材料力学法和有限元法对坝踵应力进行计算,对比分析了理论坝踵和实测坝踵应力变化规律,重点研究了扬压力对两个坝踵点应力贡献作用,揭示了计算和观测坝踵应力差异的原因之一。结果表明：理论上的坝踵应力是坝踵基岩一侧计入扬压力作用的有效应力,实测坝踵应力则是距基础一定距离、坝体混凝土内部的总应力,两者存在一个与扬压力接近的应力差;按无拉应力准则设计的重力坝,坝内测点不会出现拉应力,最小压应力为0.5～1.0倍的上游水头;实测坝踵的有效应力取决于渗流场和孔隙水压力系数(B系数),该点渗透压力变幅小于上游水头且存在滞后,致使应力变幅明显小于理论坝踵应力变幅;扬压力在理论坝踵和实测坝踵的作用差异是实测与计算坝踵应力差异显著的重要原因之一。     

湖南省小陂流空腹重力坝节理非线性有限元分析

采用荷载转换的非线性迭代计算方法,用迭代解模拟节理真实的应力~变形特性,通过非线性有限元法计算分析湖南省小陂流浆砌石空腹重力坝在不同工况下的应力、位移,得到了其应力、位移矢量图及应力、位移等值线图,进而根据应力、位移特征和应力~应变变化过程对该坝结构安全、裂缝产生的原因和沿坝建基面抗滑稳定性进行分析,为大坝除险加固提供了正确的处理方法和可靠依据。     

重力坝动态断裂分析

地震作用下重力坝的坝踵裂纹及其稳定性是工程界普遍关心的问题。本文基于比例边界有限元法(SBFEM)研究重力坝坝踵裂纹的动态应力强度因子(SIF)的变化规律。SBFEM的优点是可以给出位移场沿径向的解析解,直接按定义求出SIF,而不必对裂尖进行特殊处理。以柯依那(Koyna)重力坝作为算例,进行了频域法和时域法的分析,比较了不同坝踵裂纹长度的应力强度因子,计算了地震应力沿坝基交界面的变化。同时计算了裂纹内水压分布对应力强度因子的影响。计算结果表明随着裂纹长度的延伸,I型应力强度因子的峰值逐渐增大;裂纹内水压     

地质软弱带对重力坝坝体、坝基工作的影响分析

文章假定在重力坝坝基中存在不同位置的软弱带，对重力坝进行了整体非线性有限元计算，分析坝基软弱带对坝趾、坝踵及坝顶的位移、岩基与坝体在坝踵处的竖向正应力以及坝趾附近塑性区的变化情况，得出了坝基中软岩距坝趾的不同位置时，对坝体、坝基应力应变的影响的初步计算结果，可为重力坝坝线的选择提供参考数据。     

重力坝坝踵区界面裂缝的断裂分析

本文将重力坝坝体混凝土和坝基岩石分别视为两种线弹性均质材料,并将坝踵裂缝简化为两种介质材料交界面上的裂缝问题。利用异弹模界面裂缝缝端近场应力表达式,采用分区混合有限元法求解坝踵界面裂缝的应力强度因子,编制了自动划分网格,自动编码的有限元计算程序。经分析认为采用S判据进行断裂分析较为合理,最后对重力坝坝踵界面裂缝进行了断裂分析,得出了一些有益的结论。     

地基条件对重力坝坝体应力的影响

地基条件对重力坝坝体应力有较大的影响,对这一问题的分析研究至今还是不够的。目前在重力坝设计中,仍主要采用比较简单的材料力学方法。这种方法既不考虑地基的作用,也不考虑坝踵和坝趾的应力集中,结果算出的坝体应力,在1/3坝高范围内与实际情况有较大出入。为此,本文对岩基上的重力坝,采用平面有限元法计算分析了地基条件对坝体应力的影响。所考虑的地基条件包括地基渗流、地基自重、地基刚度和坝踵裂缝开展。计算分析系结合一项生产任务进行的。计算实例坝高112米,网格布置如图1所示。计算时坝体作为平面应力问题,地基作为平面应变问题。     

重力坝应力及稳定分析程序

一、概述在重力坝设计中,以材料力学为基础的重力法虽不能精确反映坝体应力分布,但计算简单,曾经过理论和模型试验的反复验证,并有许多已建工程的实际考验,有一套比较成熟的应力控制称准,因此我国现行重力坝设计规范仍以重力法的计算成果作为鉴定应力及稳定的依据。本程序就是用重力法计算实体重力坝与宽缝重力坝的坝体应力,同时获得抗滑稳定分析结果,也可以分析坝后式厂房坝段和折线形基础坝段的抗滑稳定,     

重力坝坝踵主拉应力区分布规律的探讨

本文应用有限元方法，计算了多种情况下的重力坝的应力。以坝踵主拉应力区相对宽度为变量，探讨了重力坝坝踵主拉应力区的范围和应力分布规律。     

改善重力坝坝踵区应力分布方法的探讨

本文以改善重力坝坝踵区应力分布为目标，设想建坝初期在坝体上游基岩部位设置一条人工预置缝，通过对预量缝几种设置位置、长度情况下的应力计算、比较，对在坝体上路基岩部位设置人工缝改善重力坝坝道区应力分布规律进行分析。     

混凝土重力坝三维数值模拟及优化设计

随着重力坝在工程中的广泛应用及新建重力坝坝高不断增加,其局部坝段的工作状况对大坝的整体运行影响也越来越大,因此选择适合工程实际的重力坝坝型显得尤为重要。通过抗剪断稳定计算和三维数值分析相结合的方法,分析了某重力坝的安全稳定性。计算结果表明,该坝坝肩段出现拉应力,以此对原设计方案进行优化设计,优化后新坝型坝肩段无拉应力出现。原方案与优化方案的对比分析表明:类似工程中,重力坝坝肩段设计应采用坝肩段与主坝段有一定角度或类似于拱坝的形式布设,以减小坝肩拉应力;在同类重力坝安全稳定分析时,可采用抗剪断稳定计算与三维数值模拟相结合的方法;在二维计算满足规范要求时,三维数值模拟可采用弹性材料计算。     

龙滩碾压混凝土重力坝的温控标准研究

本文在约束系数矩阵法的基础上，进一步提出了适用于碾压混凝土坝和普通大体积混凝土结构的温差控制标准的直接计算法。根据龙滩碾压混凝土重力坝坝体和基岩的材料和结构特性，由有限元法直接计算出典型坝段约束区的高度、基础约束区内常态混凝土和不同级配碾压混凝土的容许温差、溢流坝段在间歇三个月后重新浇筑时的上下层温差，从而得到了明确完整的龙滩碾压混凝土坝的温差控制标准。     

基于ANSYS的重力坝建基面等效应力计算

采用ANSYS进行重力坝坝体应力分析时,坝踵、坝趾等角缘部位存在应力集中现象,转化为等效应力可以有效地避免这个现象,但ANSYS没有提供专门的等效应力计算模块.本文基于ANSYS软件计算重力坝应力,采用VB可视化编程直接访问ANSYS数据库,结合等效应力计算公式实现对重力坝建基面等效应力计算,并通过算例验证了其实用性、...