基于多拱梁分载法的高拱坝应力分析

高拱坝的破坏与安全问题越来越受到人们的重视.针对这个问题,结合小湾拱坝实际工程情况,运用多拱梁法进行了应力应变的计算和分析,讨论封拱过程和蓄水过程对高拱坝位移和应力计算的影响;以找出更接近实际的更安全可靠的高拱坝应力分布情况,为大坝可行性评价、坝体封拱及蓄水过程提供理论依据.     

内力计算方法对拱坝坝肩稳定计算成果的影响

一、前言关于拱坝坝肩的稳定计算,目前国内外流行多种计算方法,但采用较多的是文献[1]所介绍和推荐的单位厚水平层法。对该法稳定安全系数 K 值有影响的内力,主要有拱端轴力和剪力(包括边梁或冠梁在拱座处投影迭加值)。内力的计算也有多种方法,常用的有纯拱法、拱冠梁法和多拱梁法等。各法所得结果不同,对 K 值的影响也不同。文献[2]认为内力计算应该采用拱冠梁法,如采用纯拱法则所得 K 值偏于不安全。究竟采用何法为宜,各法的假定情况和它的计算成果对坝肩稳定安全系数的影响如何,便是本文所要探讨的。     

分析晚龄期混凝土结构简谐温度徐变应力的等效模量法和等效温度法

水温和气温的周期性变化,如年变化,在混凝土结构内部会引起周期性变化的温度应力.在拱坝、隧洞衬砌等超静定结构内,这种温度应力可以达到相当大的数值.由于混凝土徐变对温度应力有重要的影响,计算中必须考虑徐变.对于比较简单的结构,利用复模量法或积分变换法,可以得到理论解答.对于比较复杂的实际结构,解析方法已无能为力,目前主要利用有限单元法求解,由于计算中有时间变量,要划分一系列时     

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。     

拱梁分载法计算模型的改进和实现

拱梁分载法是现行规范规定的计算拱坝应力的主要方法.然而在实际计算过程中,引入了一些结构力学的假定,不能准确考虑拱梁空间曲线的特性,如拱梁截面等效为矩形,伏格特公式的粗略计算等,影响了计算结果的精度.基于拱梁分载法基本原理,与有限元法相结合,可以更好地反映拱坝的力学特性.首先,利用有限元方法计算地基的刚度,可以考虑空问河谷地形及地基地质条件不均匀性影响,同时,利用有限元商业软件ANSYS中的梁单元,可以建立更为精确的拱梁模型,考虑拱坝轴线的空间扭曲特性及拱断面形状变化的影响.计算结果表明,改进的与有限元法相结合的方法可以考虑复杂的地基特性,且方法简单快捷,物理意义明确,有利于工程的实际应用.该方法为准确、合理地求解拱坝基础变位提供了参考.     

小型拱坝采用三心圆弧拱设计——贵州省四岔路水库工程三心圆弧双曲拱坝设计简介

这是一个实际小型拱坝工程设计的小结,笔者通过四岔路水库大坝采用三心圆弧双曲拱坝布置,解决了原设计单心圆双曲拱坝中拱冠梁上游底的较大拉应力问题,相对减小了坝体工程量,技术与经济效益均是可取的。三心圆双曲拱坝与单心圆双曲拱坝相比,其特点可归纳为:1.坝肩稳定性好;2.坝体应力均匀化(一般是减小梁应力,增加拱应力);3.改善坝体倒悬度,有利于施工;4.相对减少了坝体工程量。以上小结,可供有关工程技术人员参考。[文 摘] 近年来,随着设计方法的不断完善以及电算技术的日益普及,一些科研、设计单位已研制出计算非圆弧拱坝应力、应变的多拱梁法电算程序,这些程序大多能在微型机上运行,从而使小型拱坝的非圆弧化设计成为可能,四岔路水库三心圆弧双曲拱坝便是其中的一例,本文旨在小结该拱坝设计的基础上,说明三心圆弧双曲拱坝是达到拱坝扁平化的有效方法之一。     

凤滩空腹拱坝拱梁荷载分配方法

空腹拱坝属于超静定结构,由于空腹的存在,其计算域乃是复连通域,结构复杂。坝体拱梁荷载分配与实体拱坝的分析方法有所不同,本文介绍以下几种计算分析方法:(1)用变形协调法计算悬臂梁单位荷载变位求拱梁荷载分配;(2)用有限元法计算拱梁单位荷载变位求拱梁荷载分配;(3)用试验方法确     

井冈冲高砌石拱坝坝体应力计算分析

多拱梁分载法概念清晰,使用时间长,积累了丰富的经验,但不能从整体上反映坝体应力分布情况,且基础变位采用简化方法;三维有限元等效应力法能基本消除应力集中现象,可进行各种复杂条件下拱坝的坝体应力分析,但计算成果的精度仍然受到其自身特点的影响.结合现行规范,分别采用多拱梁分载法和三维有限元等效应力法对井冈冲高砌石拱坝坝体应力进行了计算分析.结果表明,两种方法的计算成果总体趋势基本一致,坝体应力状态总体安全.说明了在高拱坝坝体应力分析中分别采用两种方法进行计算,并相互补充,相互验证的必要性.     

拱梁分载法在拱坝应力分析中的应用

混凝土砌石拱坝运行多年之后,会发生大坝材料老化、渗漏等情况,在安全评价过程中,需根据具体坝体材料老化程度重新进行稳定性分析。拱坝属于超静定结构,影响拱坝应力计算的因素较多,坝体和基岩材料强度、温度作用、扬压力作用、荷载组合、坝肩岩石情况等诸多因素,都会对稳定计算结果有显著的影响。文章以混凝土砌石拱坝安全评价中的稳定性分析为例,探讨了拱梁分载法在混凝土砌石拱坝中的计算以及各参数的选取。     

有保温层拱坝变化温度场的计算

大体积混凝土的温度应力是一个十分重要的问题。寒冷地区拱坝的温度应力大于水荷载的影响。为了降低温度荷载,在拱坝下游面粘贴聚苯乙烯塑料板作为永久保温层,在文献[2]、[3]研究基础上,提出了有保温层拱坝变化温度场的计算方法。     

温度及水位变化对砌石拱坝应力位移影响分析

荷载作用条件下拱坝受力计算及应力位移分析是其结构设计的重要依据。基于双曲拱坝抵抗荷载作用形式主要有拱作用与梁作用,该文以乌溪水库砌石拱坝为例,采用内置拱梁分载计算理论的ADAO程序探究温度升降及库水位变化对砌石拱坝超静定结构应力、坝身径向及切向位移的影响。数据分析结果表明,死水位与校核洪水位时坝体大小主应力存在显著差异。与设计正常温降相比,设计正常温升对拱坝上游面小主应力影响不显著,增大了下游面中下部小主应力,降低了上下游面拱冠大主应力。砌石拱坝顶拱位移较其余部位显著,向下游位移显著大于上游,切向位移左右侧近似相同。坝体下部靠近基岩位置拉压应力显著大于中心侧。与变形相比,各工况下拱坝应力变化幅度更大,建议采用拱梁分载计算理论分析坝体荷载效应时,应更多关注其应力变化及分布。     

拱坝主应力满应力设计的体会

阐述用应力指数法实现拱坝主应力满应力设计的思路和体会.介绍了2种温度荷载计算方法的算例成果,以及拱层之间相对刚度的影响.     

坝肩断层对拱坝应力和变形的影响

一、问题的提出拱坝是高次超静定壳体结构,坝肩的任何变形都将使坝体应力产生重分布,从而影响坝体传递给坝肩的作用力的大小和方位,甚至导至坝体的破坏。因此,对复杂地基上的拱坝设计,在进行坝肩整体抗滑稳定分析的同时,应     

中里坪浆砌石拱坝坝体应力分析和评价

针对中里坪拱坝实际工程情况,运用多拱梁法进行了应力计算和分析,以便掌握坝体在不同荷载组合工况的应力分布状况,为大坝可行性评价及蓄水过程提供理论依据。计算结果表明:(1)中里坪拱坝的主压应力在三种组合工况下均满足规范要求,拱坝结构有一定的安全裕度;(2)主拉应力也都在规范允许范围内。     

沸泉一库大坝稳定计算及分析

沸泉一库是目前临汾市境内唯一一座除险加固过的浆砌石拱坝,在设计时对拱坝的稳定进行了分析计算,根据工程实际,两岸地形对称性较差,拱坝应力采用两岸非对称的多拱单梁分载程序进行计算;拱坝坝肩岩体为薄~厚层鲕状白云质灰岩,节理裂隙较发育,岩体完整性较好,拱坝坝肩采用刚体极限平衡法进行分析计算。     

基于ANSYS钢筋混凝土结构耦合分析

钢筋混凝土有限元模型可用于分析工程结构问题。以渡槽钢筋混凝土模型为例,采用ANSYS中耦合和约束方程法,其中耦合法用于考虑温度场和应力场耦合共同作用产生的应力应变,约束方程法用于将钢筋节点和混凝土节点用约束方程联系起来。对纯混凝土结构以及钢筋混凝土结构的计算结果对比表明:钢筋混凝土有限元模型可以模拟实际钢筋混凝土模型,能为工程安全监测提供可靠的理论依据。     

整体浇筑堆石混凝土拱坝拱梁分载法分析研究

贵州省遵义市地处气候温和地区,为了充分发挥堆石混凝土拱坝的优势,在取消振捣/碾压和冷却水管温控措施的基础上,简化坝体构造与施工、加快施工进度,在保障工程建设质量和安全的前提下,提出了不分横缝,整体浇筑的堆石混凝土拱坝。本文针对绿塘、龙洞湾、沙千和风光4座整体浇筑堆石混凝土拱坝,采用拱梁分载法进行应力分析,对拱圈封拱温度的选取,自重荷载处理方式,坝体与地基材料参数对拱坝应力的影响等开展研究,对4座拱坝的安全性进行论证,建议了辅助温控措施,并提出了整体浇筑堆石混凝土拱坝拱梁分载法应力复核方法及其控制标准:应根据拱坝实际浇筑温度估算拱坝每个拱圈的计算封拱温度,参照混凝土拱坝设计对坝体与地基材料参数进行取值,采用拱梁分载法进行拱坝应力复核,相应的允许应力标准初步可按照1.5～2.0MPa控制。本文提出的分析方法除可以应用于整体浇筑堆石混凝土拱坝以外,对整体浇筑的碾压混凝土拱坝和砌石拱坝也有重要参考价值。     

拱坝初参数分析法

本文以拱端反力系为初参数，应用递推方法，建立了水平拱力学参数的递推公式，从拱端向拱冠逐段递推，最后在拱冠梁结点建立内力平衡和变位协调方程，从而可求解拱端反力系，再回代计算每个结点的力学参数，最后计算应力和变位。用该法研制开发的计算程序，计算速度快，占用内存少，可以在微机上计算拱坝应力。工程实例计算表明，该法计算成果可靠。     

三岔河水库拱坝应力分析与体形适应性复核

三岔河水库混凝土双曲拱坝坐落于隐裂隙发育的中硬岩上,坝高75m,弧高比2.71,厚高比0.203,坝体混凝土总方量仅为10万m3,为薄双曲拱坝。为了验证该坝体形设计合理性和结构安全性,分别采用基于拱梁分载法的ADAO程序和基于有限单元法的ANSYS软件对拱坝应力进行了系统的计算分析,并选取封拱温度、温度荷载、基岩变形模量等影响坝体应力分布的主要因素进行了拱坝体形适应性复核。分析结论表明:拱坝应力满足规范要求,拱坝体形设计较为合理,可供类似工程参考。     

拱坝梯形剖面梁的经向变位分析

中小型拱坝常采用拱梁分载法进行坝体应力分析,笔者曾导出薄拱坝梯形剖梁的径向变位数学分析式。对于厚拱坝,计算拱、梁的变位时,除弯矩外还必须计入剪力作用。为此,笔者导出了梯形剖面梁在弯矩、剪力共同作用下的变位计算公式,利用文献中已有的单位变位系数表,可以方便地应用于具有梯形剖面梁的任何厚度拱坝的拱梁分载计算。1 拱坝梯形剖面梁的径向变位公式