RCC拱坝的封拱温度与温度荷载研究

在对RCC拱坝封拱温度与温度荷载特点分析的基础上,用4座不同坝高的RCC拱坝分别以坝体多年平均温度和由仿真分析计算得到的蓄水时的实际温度作为温度荷载的计算起点,用有限元等效应力法计算不同坝高的坝体应力,根据计算结果讨论不同坝高时RCC拱坝的封拱温度与温度荷载。计算表明,以多年平均温度作为封拱温度计算温度荷载与仿真方法计算的温度荷载的差距随着坝高的增大而增大。对于100m以上的拱坝应该用仿真分析的方法研究温度荷载,以确定真实的封拱温度;不进行二期水冷和封拱灌浆时,对于100m以上的高拱坝,要进行充分论证,一般坝踵可能会出现较大拉应力而引起坝踵开裂;对于RCC高拱坝应采用冷却水管和分缝相结合的方式,在蓄水前通过二期水冷使坝体温度下降到设计封拱温度后进行封拱灌浆,以减小运行期的温度荷载。     

封拱温度对砌石拱坝应力的影响研究

温度荷载是砌石拱坝应力控制性边界条件之一,其中年平均温度场和变化温度场为自然环境边界条件,较难人为控制,而封拱温度场可采取工程措施加以控制。对于不设横缝、整体上升砌筑的拱坝,各拱层封拱温度随施工期气温、建筑材料及砌体温度变化而变化,不是一个常数,合理选择封拱温度区间是控制砌石拱坝应力的有效手段。通过对砌石拱坝进行温度场和应力场仿真计算,分析了不同封拱温度场对砌石拱坝应力的影响规律,建立了安全封拱温度计算模型,并给出了相应的表达式。算例表明,采用该计算模型确定安全封拱温度区间,可有效控制坝体应力。     

碾压混凝土拱坝的封拱温度与真实温度荷载研究

本文在对RCC混凝土拱坝封拱温度与温度荷载特点分析的基础上，用四座不同坝高的RCC拱坝分别以坝体多年平均温度和由仿真分析计算得到的蓄水时的实际温度作为温度荷载的计算起点，用有限元等效应力法计算不同坝高的坝体应力，根据计算结果讨论不同坝高时RCC大坝的封拱温度与温度荷载。本文主要得出以下结论：1）以多年平均温度作为封拱温度计算温度荷载与仿真方法计算的温度荷载的差距随着坝高的增大而增大。对于100米以上的拱坝应该用仿真分析的方法研究温度荷载，以确定真实的封拱温度。2）不进行二期水冷和封拱灌浆时，对于100m以上的高拱坝，要进行充分论证，一般坝踵可能会出现较大拉应力而引起坝踵开裂。3）对于RCC高拱坝应采用冷却水管和分缝相结合的方式，在蓄水前通过二期水冷使坝体温度下降到设计封拱温度后进行封拱灌浆，以减小运行期的温度荷载。     

基坑开挖对既有小净距隧道应力变形的影响分析

采用有限元分析方法,对基坑开挖时既有小净距隧道应力变形的演化规律进行研究.结果表明,基坑开挖完成时,不同深度土体均发生侧向变形,邻近基坑侧隧道的侧向位移值最大;隧道A洞顶及左侧边墙为沉降变形,底部及右侧边墙为上浮,隧道B整体产生了向上的上浮,且右侧边墙上浮值最大;随着基坑开挖深度增大,隧道A洞顶沉降量逐渐增大,隧道B洞顶最大竖向位移呈先上升后下降的趋势,小净距隧道的洞身收敛值逐渐增大;隧道的拉应力随开挖深度增大逐渐增大,隧道A压应力增长幅度较小,隧道B压应力先增大后趋于稳定.     

锦屏拱坝最优封拱温度场研究

川省锦屏混凝土双曲拱坝最大坝高305 m,是世界上拟建的最高拱坝.采用多目标非线性规划方法对锦屏拱坝最优封拱温度场进行了研究.研究结果表明,通过封拱温度场的优化使大坝应力、稳定得到明显改善,优化效果明显.与成都勘测设计院初步确定的封拱温度场相比,建议的优化方案5和17的主压应力分别减少0.087和-0.162 MPa,主拉应力分别减少0.549和0.416 MPa,稳定参数分别提高2%和3%以上.     

基于FLAC3D的深埋隧道围岩-支护相互作用研究

基于陕西宝汉高速公路石门隧道实际工程,通过FLAC3D建立数值模型进行计算,对考虑蠕变作用的深埋软岩隧道围岩-支护结构相互作用规律以及埋深条件的影响开展研究,得到结论如下：随着蠕变的发展,隧道衬砌变形整体呈现出竖向沉降变形及逐渐被压扁的趋势,衬砌拱顶和拱底的位移更为显著;最小主应力极大值出现在拱腰内侧,随着蠕变时间延长,衬砌的最小主应力极大值逐渐增大,即衬砌的拱腰位置的压应力较大;最大主应力极值分布于拱顶和拱底位置,随蠕变的发展变化不大;随着埋深的增大,竖向变形达到稳定变形阶段后的变化率逐渐增大,同时衬砌的最小主应力极值也逐渐增加,引起衬砌结构上的压应力值增大。     

无横缝碾压混凝土拱坝封拱温度的研究

目前,对于通仓浇筑的无横缝碾压混凝土拱坝,其封拱温度的计算均采用施工过程中的最高平均温度作为其封拱温度,这是一种偏安全的算法,因为这样就忽略了碾压混凝土在水化热温升过程中产生的压应力可以抵消一部分在后期温降作用下产生的拉应力。为了确定无横缝碾压混凝土拱坝的封拱温度,首先采用二维温度场差分解法原理,编制施工期的温度场程序,计算出在施工过程中拱冠梁剖面处温度场的变化过程,然后通过增量法求出典型点应力为零的时刻,并将此时拱圈截面的平均温度作为该层拱圈的封拱温度。通过高云山拱坝的工程实例,将两种算法的结果进行了比较,证实了传统算法“偏安全”的判断,从而为无横缝碾压混凝土拱坝封拱温度的研究提供了一定的参考。     

温度控制对拱坝拉应力的影响

通过控制拱坝的封拱温度，可较大幅度地降低拱坝上游面的拉应力，从而有效地提高拱坝的抗裂安全性，节约拱坝的混凝土工程量。     

高地温引水隧洞衬砌结构温度应力现场监测与数值模拟

为研究高地温引水隧洞支护结构的受力特性,利用有限元数值模拟对现场监测成果进行了分析论证。结果表明,施工期由于温度差异,最大拉压应力量值均较小,最大拉、压应力分别在0.67、0.45 MPa左右;运行期由于过水温度较低,全断面产生拉应力,最大拉应力在3.5 MPa左右;检修期由于隧洞排水,温度回升,由运行期的拉应力开始逐渐转化为压应力,最大压应力在0.35 MPa左右。     

高温引水隧洞应力场分布的研究

研究高温隧洞在温度稳定时,达到热平衡条件下的温度场及其引起的温度应力与隧洞自重应力的耦合分布形式。通过应用弹性力学中无限长圆筒对称温度应力的解析解与有限差分软件对温度场的分析,得出温度场及隧洞径向应力σρ、环向应力σφ和轴向应力σz的分布形式,表明在变温区,径向应力σρ呈先增大后减小趋势,环向应力σφ沿着洞径方向由拉应力变化为压应力,轴向应力σz沿着洞径方向为压应力增大。模拟温度应力与自重应力耦合作用下在隧洞水平边墙和洞室顶部的应力分布规律。表明在两个不同位置处的耦合应力分布明显不同,环向应力σφ在水平边墙处为压应力,且逐渐增大后趋于稳定,而在隧洞顶拱处为拉应力,逐渐变为稳定温度区的压应力。隧洞洞顶拱处的混凝土衬砌在耦合应力作用下处于拉应力状态,在环向拉应力作用下极易产生裂缝。更多还原     

砂土ＵＨ模型在土石坝有限元分析中的应用

利用砂土ＵＨ模型对两岔河水库工程心墙堆石坝进行了应力变形三维有限元计算,分析了坝体在竣工期和满蓄期的应力变形特性。结果显示:坝体在竣工期和满蓄期的最大沉降分别为７３．８ｃｍ和７７．７ｃｍ;坝体在竣工期和满蓄期的大主应力、小主应力均存在拱效应,大主应力的拱效应更显著,心墙内小主应力均为正,未出现拉应力;竣工期和满蓄期防渗墙左右两侧小主应力出现了拉应力区,防渗墙最大拉应力和压应力均在混凝土强度容许范围内。大坝应力变形的计算结果符合心墙堆石坝应力变形一般规律。有限元计算结果均在合理范围内,表明砂土ＵＨ模型在土石坝工程中有较好的适用性。     

对流-导热作用下寒区水工隧洞衬砌热力耦合分析

寒区水工隧洞在通风条件下产生的温度变化会影响衬砌结构力学性能，进而影响水工隧洞的安全运行。以新疆布伦口水电站水工隧洞为依托，基于现场监测数据，采用有限元法对在不同风温、风速下隧洞不同深度处衬砌结构的热学、力学耦合特性进行深入分析。结果表明：不同风温下水工隧洞洞口衬砌温度低于洞内衬砌温度，洞口衬砌温度变化幅度大于洞内衬砌温度变化幅度；随着通风时间增加，一次衬砌与二次衬砌压应力均先减小后增大，最大压应力均位于拱腰处；不同风速下一次衬砌与二次衬砌最大温差为8.40℃,沿水工隧洞轴向与径向距离的增加，温度逐渐升高，风速、风温影响逐渐减小，最大温度拉应力位于拱腰，一次衬砌为0.12 MPa,二次衬砌为0.32 MPa;在不同风温和不同风速下，一次衬砌与二次衬砌位移均呈水平收缩、竖直隆起趋势。研究成果可为寒区水工隧洞衬砌优化设计提供理论参考。     

红旗渠曙光渡槽结构安全评价

红旗渠曙光渡槽多年运行后出现不同程度破损,存在一定安全隐患。基于ABAQUS软件,建立渡槽三维有限元计算模型,采用均质化理论对三维渡槽结构模型进行静力计算,分析渡槽结构的应力和位移,复核渡槽基础沉降,同时考虑差异荷载及温度荷载对渡槽结构的影响,综合评价该渡槽的结构安全。研究结果表明:各槽墩压应力最大值主要分布在墩台和槽墩的接触部位,拉应力最大值均出现在槽墩墩台底部,最大压应力和拉应力分别为2.90 MPa和2.29 MPa,槽墩局部范围出现应力集中;槽墩最大沉降值为1.57 mm,各相邻墩台沉降差最大值为1.07 mm,差异荷载造成的应力集中与温度荷载叠加效应会对槽墩中部产生一定影响。综合认定该渡槽结构安全为B级。     

某水库浆砌石重力坝的稳定分析及应力计算

为确保水库安全运行,需要对大坝结构进行安全复核。采用材料力学方法,对浆砌石重力坝进行抗滑稳定计算和坝体应力分析。分析结果表明,大坝抗滑稳定安全系数、坝基最大垂直正应力、坝体最大压应力和最大拉应力均满足规范要求,水库大坝结构安全。     

石膏山水库拱坝应力计算和稳定分析

分别采用拱梁分载法(四向调整)和三维有限元法对石膏山混凝土拱坝进行了5种工况的应力计算分析。根据计算结果提出坝体封拱灌浆分三个区域:坝体高程1 119.0 m以下为一区,封拱温度为14.3℃;坝体高程1 119.0～1 130.0 m为二区,封拱温度为12℃;坝体高程1 130.0 m以上为三区,封拱温度为6.5℃。     

山区土石混合料全填方路堤应力形变特征分析

结合西部某高速公路工程项目,对其红色碎屑岩类无粘性土石混填路堤进行数值模拟,着重研究该类路堤按实际分层厚度30cm填筑过程中的应力、形变场的特征及其变化规律以及工程适用性.结果表明,路堤内的最大沉降发生在路堤填筑高度略高于1/2路堤中心线附近的位置,最大主压应力与最小主压应力均表现为随着填筑体厚度的增加而逐渐增大的趋势,在路堤中心线处底部压应力最大,同时在填筑过程中路堤坡面可能发生小范围的拉应力区.     

面板堆石坝加高离心模型试验研究

汤浦水库东、西主坝为建于软基上的混凝土面板堆石坝,拟采用空心箱体和堆石体方案进行大坝加高,坝高、水位的增加会改变坝体、坝基、面板的应力和变形。采用土工离心模型试验技术研究不同方案下坝体、坝基、面板的应力和变形特性,探讨加高方案的可行性。东、西主坝现状坝体经15 a 的运行,大坝工作性态良好,整体稳定安全。东、西主坝空心箱体加高和东主坝堆石体加高后,坝体及坝基沉降、面板应力增量不大,且很快稳定,面板顺坡向应力大部分为压应力,坝顶附近可能出现很小的拉应力,均小于混凝土强度,上、下游坝坡稳定。西主坝堆石体加高后,坝体及坝基沉降、面板应力有一定的增大,面板顺坡向应力大部分为压应力,小于混凝土抗压强度,坝顶附近可能出现一定的拉应力,上、下游坝坡稳定。试验结果表明,2种加高方案均可行,但空心箱体加高方案优于堆石体加高方案。     

沥青混凝土心墙坝基座坡角研究

为研究基座坡角对沥青混凝土心墙坝基座应力变形的影响，以重庆巫山庙堂水库为例，采用非线性有限元方法分析了竣工期和蓄水期混凝土基座的应力变形特性及不同基座体型的拉应力图形。结果表明：在竣工期，基座上游侧或下游侧坡角增大时，基座水平位移、沉降和主应力值缓慢增大；在蓄水期，基座水平位移和沉降随基座上游侧或下游侧坡角减小逐渐减小，基座上游侧坡角增大可降低基座主应力值，而增大基座下游侧坡角会产生相反的效果；2种工况中基座两侧坡角同时增大会使基座压应力值增大，拉应力值减小；基座单侧坡角变化对拉应力图形的影响强于两侧坡角变化，建议在58～90°范围内采用上游侧坡角较大而下游侧坡角较小的基座，以改善基座应力变形情况。     

空腹式变截面连续梁桥Ｖ形结构受力性能分析

以国内首座含Ｖ形结构的钢混混合连续梁桥为工程背景,明确其施工阶段和成桥运营阶段下的受力状态,掌握其受力特性和关键部位的应力分布情况;开展参数分析,提出该类桥梁的设计优化建议。结果表明:可采用临时扣索支架联合施工空腹式钢混混合连续梁桥主Ｖ形结构,施工过程中结构受力均满足规范要求;施工阶段Ｖ形结构下弦整体受压,上弦整体受拉,最不利施工阶段为浇筑上弦混凝土阶段,最大拉应力2．2ＭＰａ,处于下弦中部顶板处;成桥运营阶段Ｖ形结构下弦整体受拉,上弦整体受压,上弦顶板最大拉应力2．5ＭＰａ,最大压应力18ＭＰａ;随着Ｖ形结构夹角的增大,上下弦交汇处截面承受的弯矩逐渐减小,顶板应力也逐渐减小;保持关键截面应力大小不变的情况下,Ｖ形结构主梁梁高随夹角的增大而减小,Ｖ形结构夹角在125°～145°区间时总造价较经济。     

混凝土双曲拱坝封拱温度场有限元分析研究

拱坝对坝址基岩强度要求较高,在基岩软岩夹层发育或地质条件复杂区域,需重点对拱坝的应力变形进行分析研究.文章结合某双曲拱坝,建立数值模型计算坝体及坝基应力、坝基变形对拱坝应力及稳定的影响,分析不同封拱温度、封拱顺序对拱坝应力及稳定的影响,提出最优封拱温度和封拱顺序,优化温控设计及措施.