强震区高拱坝跨横缝钢筋的局部变形分析

从宏观意义上，已有研究表明，跨横缝布置钢筋可有效地控制横缝开度，增强高拱坝在强震作用下的整体性。但钢筋与混凝土之间的局部变形特性将直接影响跨缝钢筋的控制效果。以小湾拱坝为工程背景，在已有宏观研究成果的基础上，对跨缝钢筋与周围混凝土的粘结滑移特性以及三维非线性变形特性进行了研究，研究结果论证了横缝配筋抗震措施的可行性，为这一抗震措施的初步设计和工程应用提供了有价值的参考。     

小湾拱坝横缝配筋的非线性地震反应分析

小湾拱坝是待建的世界上最高的拱坝，由于强震作用下横缝张开对止水和坝体安全不利，是否采取横缝配筋的抗震加固措施是设计者迫切需要从理论上解决的问题。为此，首次将考虑横缝配筋的拱坝非线性分析模型应用于小湾拱坝横缝配筋的地震反应分析，计算结果表明，横向配筋可以显著控制拱坝横缝张开度、加强拱坝整体性并一定程度减缓由于横缝张开导致的梁向应力恶化的程度，但为防止梁向开裂，配置适量竖向钢筋仍属必要。     

小湾高拱坝整体及有横缝模型的动力试验研究

小湾高拱坝进行了整体及有横缝模型地震反应的动力试验，鉴于有横缝模型动力试验已属于非线性的范围,它对静力作用的始状态比较敏感，为此动力模型试验中包括了长度为坝高3倍的水库。伸缩横缝试验分为两种工况进行，首先在模型的拱冠梁及顶拱左右岸约1／4弧长处共设置了3条伸缩横缝，又在此基础上增添至5条横缝进行了动力试验。试验表明，正常高水位工况时，坝体横缝在地震作用下没有明显张开；低水位时，由于静水压力的减少，横缝则明显张开，坝体动拉应力明显减少，动梁应力则显著增加。坝体横缝的初始状态对横缝的张开度有重要影响，按设计配筋量加筋后，试验所得的横缝张开度减少约20％。     

强震作用下高拱坝横缝张开非线性反应的研究

采用接触单元模拟拱坝横缝，对高拱坝在强震作用下横缝张开的非线性反应进行了系统的研究，首先，从横缝的最大张开度，坝体的应力分布及坝体的最大位移等不同角度研究了横缝模拟条数的最佳方案；进而研究了库水位变化对横缝张开度，坝体应力和位移的影响，研究结果表明：为了有效地反映在强震中横缝张开效应对拱坝应力状态的影响，在分析中至少需要模拟3条大体均匀布设的横缝；但是，为了能充分反映横缝的强震过程中张开的实际情况，则至少需要模拟21条横缝，随着库水位的增高，拱坝横缝在强震中的最大张开度逐渐减小。     

小湾拱坝跨横缝抗震钢筋的优化布置分析

利用考虑横缝及跨横缝钢筋滑移的拱坝动力非线性模型,对设计地震荷载工况下的小湾拱坝进行了三维动力非线性有限元分析,研究了不同配筋率分布对跨缝钢筋的应力、滑移量及其控制横缝变形的影响。从控制措施的可靠性、经济性角度出发,建议选择相对合理的跨缝钢筋布置方案,为横缝配筋措施的初步设计和工程应用提供了有价值的参考。     

小湾拱坝的抗震研究

本文结合目前拟建的世界最高的小湾拱坝，对当前高拱坝建设抗震设计中，影响拱坝抗震安全亟待研究解决的一些重要工程问题探讨的基础上，评估了小湾拱坝的抗震安全性，并参照国内外已有拱坝震害实例，提出了增强小湾拱坝实际抗震能力的工程措施。     

小湾拱坝模拟实际横缝间距的非线性地震反应分析

本文采用Fenves接触单元模型对小湾拱坝在地震作用下的横缝非线性特性进行了细致深入的研究，内容包括有限元网格收敛性、横缝模拟间距和模拟条数收敛性、横缝灌浆强度的影响、不同水位的影响等，文章首次采用实际横缝间距和最多达到25条的横缝模拟条数对小湾拱坝进行非线性地震分析，揭示出了许多重要工程规律。Fenves关于“拱坝横缝非线性分析中只模拟3条横缝就足够了”的研究结论，对于应力分析结果尚可成立，但要得到符合实际的横缝张开度，必须在拱坝关键部位以真实间距模拟横缝，并保证一定的模拟条数。此外，不同库水位对非线性响应影响显著，应予以考虑。     

基于增广Lagrange算法的高拱坝横缝开度接触仿真研究

把拱坝相邻坝段间的接触问题表示为一个标准的凸二次规划模型，利用增广Lagrange算法求解形如凸二次规划问题的非线性接触问题。对小湾高拱坝施工期横缝开度进行仿真计算，仿真中考虑了坝体材料的热力学性能、浇筑过程、环境温度变化、封拱和蓄水过程、接缝在灌浆前后的不同力学性质。仿真结果表明二期冷却结束时大部分灌区横缝开度满足灌浆要求，接缝灌浆后蓄水对横缝有压紧作用，不存在二次灌浆问题，不满足灌浆要求的灌区局部超冷2＂cN，横缝开度均可满足灌浆要求。     

小湾拱坝设诱导缝对坝体应力变形的影响

对小湾拱坝底部设诱导缝进行了模拟,应用三维有限元方法对小湾拱坝底部设诱导缝和不设诱导缝的拱坝坝体的应力变形进行了计算分析.结果表明：设置诱导缝,能有效地改善坝踵附近的应力分布,且对拱坝的整体稳定安全度影响很小.     

高碾压混凝土拱坝横缝开度对拱坝安全的影响

考虑混凝土材料非线性和横缝接触非线性，对沙牌拱坝进行结构分析，研究横缝下游宽度变化对拱坝工作性态的影响。计算结果表明，横缝下游宽度达到2mm以上，坝体应力恶化，将会危害到拱坝的安全。     

特构斯河山口引水枢纽的引水防沙设计及试验研究

通过特克斯河口引水枢纽的试验研究，解决了常遇洪水低水位运行时河流两岸的引水问题，优化了水平县板特结构形式，收到了较好的引水防沙效果，为县板分层式引水枢纽工程设计提供了新经验。     

强地震区高拱坝抗震配筋问题

在强地震区建造高拱坝，为减小地震时横缝的张开度，增强坝的整体性，有必要在拱和梁两个方面配置适当的钢筋，但拱向钢筋跨越拱坝横缝，在接缝灌浆前的人工冷却阶段，要求横缝能充分张开，而在地震时，希望横缝的张开度不要太大，这两项要求互相矛盾。为此，提出一种新的设计准则和计算方法，兼顾两方面的要求来进行钢筋的设计。     

小湾拱坝拱型优化研究

通过对小湾拱坝双心圆、三心圆、椭圆、抛物线、双曲线、对数螺线和二次曲线等７种方案的拱型优化研究，认为小湾拱坝的最优线型是二次曲线，该曲线由椭圆和双曲线混合组成，坝体积为６３０万ｍ３，比抛物线的最优体形（６８７．８万ｍ３）节省５７．８万ｍ３，值得认真研究；对数螺线、双心圆和三心圆的坝体体积均大于７００万ｍ３，可予以否定。     

小湾拱坝蓄水期应力应变性态分析

应用变形法对某高拱坝坝踵应变计组进行了应力计算，采用统计模型分离了影响应力的各个分量，分析了蓄水期前后应力变化规律和主要影响因素，比较了相同水位下应力变化情况，结果表明：坝踵处水压分量是影响应力的主要因素，在水位抬升的过程中，压应力减小，坝踵处应力性态总体正常。     

小湾非整体拱坝的抗震稳定性数值仿真试验研究

针对高拱坝抗震稳定性分析中坝体收缩横缝、坝肩节理裂隙岩体的接触非线性问题,本文研制开发了三维动态接触单元和用于动力非线性分析的修正中心差分法程序,对在建的小湾300m级高拱坝—坝基体系进行了三维动力非线性数值仿真分析。通过数值分析,研究了小湾高拱坝非线性特性及其对坝体抗震稳定性的影响,进而对高拱坝抗震稳定性有了进一步的认识。