接触面模型在高面板堆石坝中的应用研究

讨论了接触面Ｇｏｏｄｍａｎ单元模型和Ｄｅｓａｉ薄层单元模型的特点，介绍和分析了笔者提出的接触面薄层单元耦合本构模型。应用无厚度Ｇｏｏｄｍａｎ单元模型和笔者提出的薄层单元耦合本构模型分别对某高面板堆石坝进行了三维非线性有限元计算。计算结果显示，二者是有差异的，面板应力变形的差异更为明显，接触面模型和参数更为直接影响面板应力变形的计算结果。     

基于不同接触单元的面板堆石坝动力响应分析

土工结构数值模拟中土与结构接触问题一直是学者研究的热点。通过改变普通四边形单元等效线性黏弹性动力本构模型中的动剪模量和模量指数,提出一种改进薄层接触单元,其与普通四边形单元本构模型一致,物理意义更为明确,模型计算参数更易取得,更适于土与结构接触面的计算。对坝高为200 m的面板堆石坝面板与垫层之间设置改进的薄层接触单元、不加接触单元、采用无厚度的Goodman单元及改变薄层接触单元动力参数等多种工况时,面板的动力响应结果分析比较表明:面板与垫层之间设置改进的薄层接触单元时面板的动力响应介于不设接触单元和设无厚度的Goodman单元之间,合理选取薄层接触单元动力参数可以得到理想的结果。     

公伯峡水电站面板堆石坝应力应变计算

公伯峡水电站面板堆石坝经过多次的应力、应变计算，对坝体填筑临时渡汛断面、坝体平起填筑、面板一次施工和面板分期施工分别做了计算，初步揭示了不同施工方案对坝体及面板应力、应变的影响。通过有限元计算分析，可以看出公伯峡水电站面板堆石坝是安全、可靠的。     

不同模型参数对面板堆石坝应力变形的影响研究

为探讨室内三轴压缩试验及大型现场压缩模量试验在研究面板堆石坝坝筑坝材料实际力学特性的科学合理性,结合某100 m级混凝土面板堆石坝工程,分别对各区筑坝材料进行上述两种试验研究,其中对现场压缩试验成果采用基于免疫遗传算法的反演方法计算得到材料的邓肯E-B模型参数,同时整理室内压缩试验成果得到另一组参数。基于以上两组参数,运用三维非线性有限元法进行数值计算。计算结果显示,室内三轴试验过程因为缩尺试验料与实际筑坝料之间较大的颗粒粒径差异,计算得到的坝体及面板变形协调性较差,试验成果难以客观反映材料实际的力学性质,建议加强对缩尺效应及颗粒破碎机理的进一步研究以及直接对原级配筑坝材料试验方法的探索。     

面板堆石坝有限元仿真计算及参数敏感性研究

回顾了面板堆石坝仿真计算中各类材料的本构模型.结合某抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝,运用三维非线性有限单元法对其进行了坝体施工和库水蓄降的仿真模拟计算,预测了各时期坝体和防渗体系的变形和应力.并对计算模型的主要参数进行了敏感性分析,其中参数K,Rf和φ0对坝体位移有较大影响.     

面板堆石坝变形计算的一种新型数值方法

针对高面板堆石坝对变形控制要求高的问题，利用中井本构关系模型及其稳定、快速收敛的欧拉向后应力积分算法，在局部误差和整体误差都得到精确控制的情况下，用弹塑性有限元方法对面板堆石坝进行有限元分析计算。同时，提出了按设计阶段和施工阶段分别采用不同的方法确定模型参数，从而使得选取的模型参数尽可能反映工程实际，提高数值计算精度。     

混凝土面板堆石坝面板分期施工的结构计算

混凝土面板堆石坝技术在我国发展很快，由于这种坝本身具有十分复杂的结构，在许多方面还未能取得足够的认识，研究任务十分艰巨。本文根据对实际工程所完成的计算研究，着重对面板堆石坝分期施工，分期蓄水时面板的受力及变形特性进行分析，指出了对高专分期施工的必要性，以及采用设置水平施工缝等措施来防止面板产生裂缝。     

钢筋混凝土面板堆石坝面板的模拟计算

本文根据面板堆石坝面板的工作机理，特别是对使用钢筋混凝土面板的，建立了分析数学模型，并给出了算例，分别分析了面板内配筋的差别，也分析了钢筋布设部位不同，对面板工作的影响。     

面板坝数值分析中接触面模型与接缝模型述评

对混凝土面板堆石坝数值分析中的接触面模型和接缝模型进行了较为全面的总结,并评析了各种模型的优缺点。在评析的基础上,建议了面板坝数值计算中可供使用的几种目前较为理想的接触面模型和接缝模型。     

多座水库同时溃决的通用性数学模型研究

针对多座水库同时发生渍坝的情况,在已有可以模拟单座水库渍决数学模型的基础上,通过建立各座水库之间,水库与各自溃口之间以及溃口与计算通道之间合理的拓扑关系,将原有数学模型改进为可以模拟多座水库同时发生溃决的情况,并且对于不同的多库溃决算例,均不需要对程序体进行修改,使得溃坝水流数学模型具备了通用性.最后,以漳河水库为例证明了改进后模型的实用性.     

函数曲面参数率定方法在SAC 模型中的应用

传统优化算法和现代优化算法均是基于目标函数曲面寻求优值,而大多数参数率定方法的目标函数均为误差平方和。直观看来,基于误差平方和的目标函数曲面往往较参数函数曲面更为复杂。此外,这些算法常常无法证明寻得的优值是全局优值,而且计算过程较复杂,效率较低。鉴于此,提出函数曲面参数率定方法,并应用于SAC理想模型和实际模型的参数率定。首先,通过理想模型验证了该方法的可行性;其次,通过东张流域13年日资料和13场洪水验证了该方法的实际应用效果。结果表明,该方法在实际应用中是可行的、效率与精度皆较高,是一种有效的参数优选方法。     

面板堆石坝混凝土面板合理配筋研究

对混凝土面板的配筋率进行了试验研究和计算分析.研究成果表明,面板的纵向和横向配筋率可进一步减少.说明对今后修建面板堆石坝、尤其是对200m级高坝的混凝土面板进行合理配筋,可取得较大的技术经济效果.     

中国水利水电科学研究院的面板堆石坝数值分析研究的回顾与展望

主要介绍中国水利水电科学研究院在面板堆石坝数值计算分析方面的一些经验,以及有关峡谷地区高面板堆石坝、利用软岩修筑面板堆石坝和深覆盖层上面板堆石坝等方面的研究成果,同时还对面板堆石坝数值计算分析中需进一步研究的问题进行了讨论．     

基于有限体积法的伴随数值模型研究

传统上认为伴随数值模型的构造应先设计正向方程的数值格式,然后由数值格式推导伴随数值格式建立伴随模型,但利用该方法过程繁杂繁琐,且从正数值模型直接得到伴随模型,制约了对伴随模型数值格式的具体设计,如利用该方法就无法构造有限体积法的伴随数值模型.为发挥有限体积法在数值格式和边界拟合方面的优势,和检验对伴随方程进行数值格式选取和设计的可行性,本文直接从深度平均的非线性守恒型浅水方程出发,先利用Lagrange法推导得到其伴随方程,然后再对浅水方程和伴随方程的数值通量分别采用二阶精度的Roe格式和一阶精度的Lax-Friedrichs流函数格式,建立正模型和伴随模型采用不同数值格式的无结构三角网格有限体积法的伴随模型.进行的一系列数值实验,正确反演出了顺直河道和概化河口的开边界,结果表明该方法构造伴随模型是可行的,为伴随模型的构造方法开辟了一条新的途径.     

面板堆石坝面板力学模型及应力分析

面板堆石坝面板裂缝问题一直是制约其发展的一个关键技术问题。相对于竣工期混凝土干缩和温度应力造成的早期细小裂缝而言,蓄水期坝体结构受力变形是造成面板裂缝的控制因素。根据蓄水期面板受力情况,将面板看作弹性地基(堆石体)上的梁,根据鲍幸涅斯克弹性理论求得堆石体对面板的法向抗力和切向抗力,由面板微元受力模型,应用材料力学推导出面板顺坡向应力和轴向挤压应力的表达式。算例表明,公式可以用于估算面板顺坡向最大应力和轴向最大挤压应力。最后分析了表达式中有关参数的变化对面板应力的影响。此研究对控制面板应力和变形、防止面板裂缝具有一定的参考价值。     

钢纤维喷射混凝土作为堆石坝面板材料的探讨

钢纤维混凝土作为一种新型增强材料,以其较好的受力变形特性在水利水电、交通、海岸防护、港口及军事等诸多工程中已得到了广泛的应用。针对混凝土面板堆石坝面板的受力变形特点,为改善面板的受力条件,提高面板的防渗能力,同时方便施工,提出采用钢纤维喷射混凝土作为面板堆石坝面板材料的新构想;同时通过对钢纤维喷射混凝土的物理力学特性及堆石坝面板受力变形进行分析,为钢纤维喷射混凝土在堆石坝面板中实际应用进行了探讨,并提出相应的具体建议。     

面板坝接缝止水体系耐久性研究

面板坝接缝止水结构中橡胶盖板起到防护和第一道止水的作用,其耐老化性能直接关系到大坝的安全运行和维护工作,同时粘接体系是止水抗渗的基础,它们的耐久性是工程应用中最为关心的问题之一。根据GB盖板的使用环境,选择了氙灯气候加速老化试验对材料的气候老化性能进行了对比研究,结果表明,三元乙丙层的耐气候老化性能大大优于天然橡胶层,GB盖板的结构设计对于延长盖板的使用寿命非常有效。同时SK粘接体系冻融循环试验表明其长期粘接性能是可靠的。     

水布垭大坝填筑碾压施工质量监控系统研究

针对世界上最高的水布垭混凝土面板堆石坝填筑施工质量要求,在研究分析国内外面板堆石坝填筑施工质量控制基本方法的基础上,提出以GPS定位技术等自动化监控技术为手段的堆石坝大坝填筑施工质量管理监控系统。     

高拱坝坝面防渗涂层数值模拟研究

聚脲防渗材料在大型水利水电工程中应用十分广泛,在工程不失防渗功能情况下,选择合理的铺设厚度及铺设方法对节省工程投资具有重要的现实意义。通过建立混凝土块体与聚脲接触模型,采用Ogden材料对聚脲防渗材料进行模拟,运用ADINA软件模拟涂层厚度、垫层宽度对聚脲应力、变形特性的影响进行参数化分析。研究结果表明:防渗材料最大正应力和最大厚度改变量与裂缝的开度、水深、涂层厚度及垫层宽度等相关,且垫层宽度对最大正应力和最大厚度改变量的影响较大。