设底缝对高拱坝工作性态的影响

本文用非线性有限元对小湾高拱坝(坝高292.0m)设底缝时的工作性态进行研究，模型中考虑了缝面应力与变位的非线性重调整，考虑了坝体、坝基材料非线性和底缝接触非线性的耦合，模拟了缝的开裂、滑移等非线性。对设缝深度、干缝、湿缝等对高拱坝拱冠、坝踵和坝肩等关键部位的位移场和应力场的影响进行了分析研究，并对设缝前后建基面、坝踵附近的开裂区和屈服区进行分析，研究结果表明，设底缝可以有效地降低高拱坝坝踵的梁向拉应力，对坝踵附近应力影响较大，坝体其它部位应力和位移变化不大。     

坝体接缝的线性互补模型及横缝对拱坝工作性态的影响

借助罚因子建立了坝体接缝的增量本构模型，导出了互补虚功方程，采用有限元离散建立了坝体接缝的线性互补模型，该模型可以较好的反映接缝的接触条件，并提高计算效率。结合小湾拱坝对横缝及其初始间隙对拱坝工作性态的影响进行了分析，结果表明，如果横缝没有初始间隙，则它对坝体工作性态没有多大的影响，但当横缝存在初始间隙时则有较大的影响，坝体的应力和位移均随着初始间隙的增大而增大。     

纵缝灌浆对混凝土重力坝工作性态的影响

运用接触问题的有限元法，模拟坝体逐步加荷过程，分析了某９０ｍ高混凝土重力坝纵缝灌浆与否对坝体应力、位移和纵缝面接触的影响。     

层间水力渗透破坏对拱坝工作性态的影响

层间裂缝的水力渗透破坏对拱坝工作性态会有较大影响。本文结合某300m级拱坝的一处层间裂缝,基于非线性迭代法求解缝的开闭、滑移和扩展问题,进行了层间裂缝水力渗透的稳定性分析。研究结果表明:只考虑自重和水压作用,裂缝有可能往上游侧扩展,而往下游侧扩展的动力不足;裂缝是否扩展对于混凝土断裂韧度的敏感性较弱,但对于处理后黏结强度的敏感性较强;温升温降荷载会加大裂缝扩展的风险;正常荷载作用条件下,裂缝对拱坝整体应力和位移的影响不大,只对局部区域有一些影响;岸坡岩基较河床硬时,会略微降低该裂缝扩展的可能性;进一步提出做好上游防渗及钻孔形成排水通道等建议。     

拱坝坝后局部加固对大坝工作性态影响研究

为明确坝后局部加固体对拱坝工作性态的影响,应用结构多场仿真与非线性分析软件SAPTIS对50年后拱坝任意时刻温度场进行仿真模拟,研究了某拱坝无、有加固体情况下大坝在典型工况下的变形、应力差异和结合面状态。模型中,坝体和基础网格采用六面体网格,边界约束条件为地基底面、地基侧面以及上下游面加法向链杆约束,并考虑了正常水位和水库水温变化过程、气温变化过程、混凝土水化热、太阳辐射等影响。结果显示:在正常温降情况下,该大坝无加固体和有加固体时,向下游变形分别为23.1 mm和20.1 mm,差别为13%,在正常温升情况下,差别达20%;有加固体时,上游面边缘部位受拉区域范围增加,与下游加固体尺寸大致相同,但拉应力最大值明显减小,由1.3 MPa减小为0.9 MPa。结果表明:大坝与加固体结合面普遍处于压剪状态,上部边缘区域应力集中现象明显,内部应力较小;坝后局部加固体增大了坝体刚度、减小了大坝向下游变形、改变了坝体应力分布规律,使得应力分布更均匀化,对大坝工作性态有一定改善作用。     

特高拱坝真实温度荷载及对大坝工作性态的影响

特高拱坝实际温度荷载与设计温度荷载在初次蓄水期有较大差别:一是承担封拱后温度回升荷载的结构形式不同,封拱后的温升仅作用于封拱之后的部分坝体而不是整体大坝;二是实测库水温与预测库水温不同,中下部高程实测库水温明显高于设计库水温。本文以二滩和小湾特高拱坝为例,研究设计温度荷载与真实温度荷载差异对特高拱坝的影响,并分析了真实温度荷载作用下小湾拱坝受力情况。结果表明,考虑坝体温度回升分层施加过程时,坝踵部位明显呈受压趋势;目前常用的库水温预测方法会低估坝体上游面受压程度。考虑真实温度荷载后得到的小湾拱坝坝踵应力结果与监测结果规律一致,数值相近,结果更为准确。     

拉西瓦拱坝施工部署对大坝工作性态的影响研究

混凝土拱坝是整体性结构,但在施工建造时需分段浇筑,设横向收缩缝。同时,根据大坝浇筑情况坝前蓄水也要分期进行,本文以拉西瓦拱坝为例,研究了分期施工、分期蓄水以及坝体横缝对大坝工作性态的影响。     

基于ANSYS的某拱坝坝体分缝形式研究

采用ANSYS有限元软件,对某水电站拱坝坝体无缝方案及3个分缝方案下的应力及变位特征进行了分析。结果表明:在正常运行期,无论坝体设缝或者不设缝以及设缝的类型和缝的组合情况如何,只要缝未开裂,对应坝体同一部位的应力及位移分布规律都是相似的;诱导缝及周边缝的设置对防止坝体出现过大拉应力导致坝面开裂有利,且对坝体稳定性影响较小;针对诱导缝区域出现的拉应力及变位错动,应做好灌浆后处理,以保证坝体的整体性。     

高寒大温差对高拱坝工作性态影响及应对措施

高纬度寒冷地区具有年均气温低、负温时间长、年内温差大等特点,给高拱坝的安全建设带来了极大的挑战.结合QBT拱坝的建设需求,分析了高纬度寒冷地区的气象特点,系统研究了高寒区混凝土拱坝与气候温和区混凝土拱坝的性态差异.并基于对高寒区高拱坝工作性态的认识,阐明了高寒区高拱坝施工运行过程中的开裂风险,从体形结构、混凝土材料、施...     

高拱坝库盘变形及对大坝工作性态影响初探

通过对高拱坝库盘实测变形进行分析,库盘整体呈坝前下沉、坝后相对基准点略有抬升的翘曲变形。研究了库盘变形的影响因素,结合小湾工程,建立包括库区、坝基和大坝的大范围数值模型,开展高拱坝库盘变形对大坝工作性态影响的初步研究工作。研究成果揭示了库盘变形的一般性规律,并提出了评价大坝工作性态时应考虑库盘变形影响的建议。     

分缝对混凝土高拱坝的地震影响分析

拱坝属于分段浇筑的高次超静定空间壳体结构,各坝段间设有沿拱向均匀排列的竖向伸缩横缝,大坝遭遇地震时,中上部拱圈产生的动拉应力将抵消并超过静载作用下的压应力,使横缝面沿法向张开,并随地震的交变作用而反复出现"渐开渐合"现象,因此研究分缝对混凝土高拱坝的地震影响具有重要的工程意义及实用价值。利用有限元分析软件ABAQUS模拟了白鹤滩水电站拱坝,研究了坝体在地震荷载作用下有横缝和无横缝两种情况下的地震影响。计算与分析结果表明,横缝的存在对坝体的位移有明显的增加作用,同时降低了坝体的整体性与刚度,局部区域有较大的压应力,坝体应尽量少分缝。     

全掺MgO整体拱坝的工作性态分析

三江河拱坝是我国利用全坝外掺MgO、少量分缝及一个低温季节建成的第一座常态混凝土拱坝,目前已经成功运行了4年,取得了一些观测资料。以这些观测资料为基础,分析了三江河拱坝的工作性态、全掺MgO对大坝防裂及运行性态的影响,分析结果论证了全掺MgO配合适当分缝快速浇筑拱坝的思路的正确性,并对这种筑坝方式提出了几点建议。     

陈村重力拱坝原型工作性态的综合分析

本文通过陈村重力拱坝的变形、裂缝开度和坝基扬压力等原型观测资料的正反分析,并结合三维有限元计算,对陈村重力拱坝的四次变形过程以及05裂缝的失稳作出物理成因解释.与此同时,综合渗流分析和稳定安全反复核的成果,对陈村重力拱坝的原型工作性态作出综合评价,得出该坝在经历四次调整过程后(1989年后)可以恢复正常运行的结论.     

混凝土拱坝的变形和工作性态映射模型

对大坝安全监控目前采用的主要是数理统计方法,我们探索的则是力学方法。随着对大坝及其地基物理特性的了解日渐深入和计算技术日益进步,我们认为力学方法具有很好的应用前景。力学方法和数理统计方法还可以相互结合,例如用力学方法提高统计方     

高碾压混凝土拱坝分缝形式及破坏机理研究

本文结合四川沙牌碾压混凝土(RCC)拱坝,通过结构模型破坏试验,对RCC拱坝的分缝形式、坝体开裂与破坏机理进行研究,分析了诱导缝、横缝、周边缝等分缝形式对坝体的影响,确定了两条诱导缝加两条横缝的方案为选定方案。根据选定的分缝方案,探讨含诱导缝坝体的开裂破坏机理。研究中采用断裂力学理论,求得考虑尺寸效应的材料断裂韧度值和建立诱导缝的应力强度因子计算式,并通过分析断裂韧度与应力强度因子之间的关系,从理论上推导出诱导缝的开裂相似条件。据此提出在结构模型中模拟诱导缝的方法,在结构模型试验中实现对诱导缝的相似模拟,观察到坝体的开裂过程、破坏形态和破坏机理。试验结果已应用于沙牌拱坝工程的设计和施工中。     

锦屏一级拱坝黏弹性工作性态反演分析

针对锦屏一级拱坝历年1 880 m高水位稳定期坝体向下游侧位移持续增大的异常变形性态,基于现场位移监测数据和坝体混凝土徐变试验数据,对该拱坝当前运行性态进行了反演分析。结果表明:坝体目前处于黏弹性工作状态,监测发现的短期趋势性变形是由水压荷载作用下黏弹性滞后变形效应和年周期环境温降效应所共同引起。混凝土黏弹性力学参数之间具有较好的线性关系,基于弹性水压分量反演得到的坝体混凝土弹性模量实际是瞬时弹性模量与延迟弹性模量的等效值,对于锦屏一级拱坝,该反演值为35.5 GPa,与前期反演值和试验值较为接近;而基于黏弹性水压分量反演得到的广义Kelvin模型中瞬时弹性模量、2延迟弹性模量和2黏滞系数分别为47.3 GPa、189.4 GPa、132.3 GPa、383.8 GPa·d和20 574.6 GPa·d。建议今后对锦屏一级拱坝建立变形监控模型时,应在HST模型中引入黏弹性滞后水压分量。     

构皮滩水电站初期蓄水拱坝工作性态分析

水库初期蓄水是挡水建筑物运行的重要阶段,此时建筑物的工作性态对验证建筑物是否满足设计要求及指导后期运行具有重要意义。对构皮滩拱坝初期蓄水工作性态进行了初步分析和评述,主要内容包括坝体变形、坝体应力应变、坝基渗流、坝体温度场等。初期蓄水后,构皮滩拱坝坝体变位规律良好,符合混凝土双曲拱坝变形特性,实测变形量较小,坝体应力分布符合双曲拱坝低水位运行特征,大坝混凝土自生体积变形多表现为膨胀型,应变量不大,坝基渗流控制效果好,扬压力小于设计值,渗漏量较小,温控措施合理有效。     

溪洛渡拱坝施工期监测及工作性态分析

溪洛渡大坝坝高285.5 m,是世界上最高的拱坝之一。作为高拱坝,其施工期的变形及温度、应力变化均较为复杂,因此应及时分析监测数据,对大坝工作性态进行初步评价,并将分析成果反馈设计,便于指导施工。     

大岗山水电站运行初期拱坝工作性态分析

大岗山水电站自2014年底导流洞下闸蓄水以来,拱坝在正常水位下运行1 a多,其工作性态对验证建筑物是否满足设计要求及指导后期运行具有重要意义。笔者对该拱坝运行初期工作性态进行了初步分析,主要内容包括坝体变形、横缝增开度、坝体应力应变、坝体温度场、基础渗流等。历经2个汛期,大岗山水电站库水位在死水位与正常蓄水位之间往复变化,大坝呈现出良好工作状态,坝体变位规律良好,应力分布正常,实测坝体混凝土温升符合一般规律,坝基及两岸渗控系统运行良好,扬压力小于设计值。     

改善高拱坝陡坡坝段应力集中的结构分缝形式研究

针对在高拱坝中普遍存在的陡坡坝段温度应力集中问题,以典型工程为例,采用一种新的结构分缝形式,应用三维有限元程序,对陡坡坝段从施工期到运行期的温度场、应力场进行仿真计算,通过改变结构分缝形式,为解决高拱坝陡坡坝段的应力集中问题寻找一条新的途径。