基于ANSYS的混凝土重力坝稳定性分析

针对某蓄水期重力坝,利用大型有限元软件ANSYS建立有限元模型,通过分析其结构的变形、应力、应变等因素来研究混凝土重力坝的稳定性、混凝土的开裂情况。模拟结果表明,蓄水期该混凝土重力坝的最大变形在坝顶中心位置;最大拉应力主要分布在坝肩,最大拉应力值出现在接近坝底中心位置,其最大拉应力值为3.53 MPa,小于混凝土的抗拉强度,符合大坝安全标准。模拟结果与实际工程较好吻合,可以为混凝土重力坝设计工作提供借鉴。     

龙滩碾压混凝土重力坝有限元分析研究

为了全面掌握龙滩碾压混凝土重力坝在各种荷载组合下,大坝、特别是坝内孔口周边的应力状况,坝趾、坝踵及层面上、下游的应力、应变状况,采用有限元[1,2]对龙滩碾压混凝土重力坝两种设计坝型在各种静、动荷载作用下的应力和变形进行了计算分析,得出了坝体的位移场和应力场;采用传统的材料力学法对静荷载工况和反映谱法、时程动力法对动载工况的计算成果分别进行了验证,说明有限元分析成果的正确性和合理性.     

重力坝计算与实测坝踵应力差异中扬压力作用研究

坝踵应力是评价重力坝安全的重要指标,按无拉应力准则设计的重力坝采用有限单元法分析时往往出现较大的拉应力,但实际工程中未见观测到拉应力的报道,有的甚至出现较大压应力,同时实测应力变幅往往远小于计算值。本文统计了国内外24座重力坝观测结果,分析了坝踵应力蓄水前后变化特点,以一典型重力坝断面为例,采用材料力学法和有限元法对坝踵应力进行计算,对比分析了理论坝踵和实测坝踵应力变化规律,重点研究了扬压力对两个坝踵点应力贡献作用,揭示了计算和观测坝踵应力差异的原因之一。结果表明：理论上的坝踵应力是坝踵基岩一侧计入扬压力作用的有效应力,实测坝踵应力则是距基础一定距离、坝体混凝土内部的总应力,两者存在一个与扬压力接近的应力差;按无拉应力准则设计的重力坝,坝内测点不会出现拉应力,最小压应力为0.5～1.0倍的上游水头;实测坝踵的有效应力取决于渗流场和孔隙水压力系数(B系数),该点渗透压力变幅小于上游水头且存在滞后,致使应力变幅明显小于理论坝踵应力变幅;扬压力在理论坝踵和实测坝踵的作用差异是实测与计算坝踵应力差异显著的重要原因之一。     

乌江渡水电站拱形重力坝右坝肩稳定分析及基础处理

乌江渡水电站拱形重力坝右坝肩稳定分析除采用刚体极限平衡理论计算外,还着重研究了断裂岩体的变形及地基应力分布对坝肩稳定的影响。为改善坝肩稳定条件,对断裂软弱岩体进行了约2万米~3的置换混凝土处理,本文拟介绍这方面的研究情况。一、拱形重力坝坝型及对坝肩岩体要求     

基于COMSOL Multiphysics的混合坝接头数值分析

为保证工程设计的合理性和安全性,利用COMSOL Multiphysics对混合坝接头形式和防渗系统等进行三维有限元分析,考虑施工填筑路径、重力坝与土石坝接触的力学特性,通过系统的应力、变形和渗流场耦合计算,研究特征工况下混合坝相互作用的形态,分析大坝施工过程和主要控制工况下各结构的渗流、应力和变形情况。分析结果表明：混合坝的渗流、变形、应力、水力劈裂均满足要求。该分析方法可为混合坝工设计和施工提供参数和依据。     

重力坝坝踵主拉应力区分布规律的探讨

本文应用有限元方法，计算了多种情况下的重力坝的应力。以坝踵主拉应力区相对宽度为变量，探讨了重力坝坝踵主拉应力区的范围和应力分布规律。     

用厂坝连接解决大坝深层抗滑稳定问题

本文以万家寨水电站为背景，研究了不同厂坝连接方式对坝体和厂房的应力、变形及深层抗滑稳定性的影响。研究结果表明，考虑混凝土重力坝与坝后式厂房的相互作用后，可以提高大坝抗滑稳定性，改善坝体应力状态，并能减小由于下游尾水过高引起厂房向上游的变形。     

混凝土重力坝三维数值模拟及优化设计

随着重力坝在工程中的广泛应用及新建重力坝坝高不断增加,其局部坝段的工作状况对大坝的整体运行影响也越来越大,因此选择适合工程实际的重力坝坝型显得尤为重要。通过抗剪断稳定计算和三维数值分析相结合的方法,分析了某重力坝的安全稳定性。计算结果表明,该坝坝肩段出现拉应力,以此对原设计方案进行优化设计,优化后新坝型坝肩段无拉应力出现。原方案与优化方案的对比分析表明:类似工程中,重力坝坝肩段设计应采用坝肩段与主坝段有一定角度或类似于拱坝的形式布设,以减小坝肩拉应力;在同类重力坝安全稳定分析时,可采用抗剪断稳定计算与三维数值模拟相结合的方法;在二维计算满足规范要求时,三维数值模拟可采用弹性材料计算。     

有限元等效应力法在重力坝强度分析中的应用

采用有限元法进行重力坝坝体应力分析时,坝踵、坝址的应力计算结果一直无法作为设计坝体断面的依据。本文将有限单元法所求得的应力合成截面内力,用材料力学公式求出重力坝建基面上任意点对应的线性化等效应力,并分析了影响有限元等效应力的各种因素。研究结果表明,有限元等效应力法有效地避免了坝踵、坝址的应力集中现象,解决了坝踵应力随网格的变化而变化的问题,计算出的建基面应力具有数值稳定性,得出的应力结果可以按现行的重力坝设计规范规定的应力标准评价重力坝坝体安全度。因此,结合有限元结果和等效应力法计算的坝踵、坝址应力结果,可为重力坝坝体强度的综合评定提供相应的依据。     

湖南省小陂流空腹重力坝节理非线性有限元分析

采用荷载转换的非线性迭代计算方法,用迭代解模拟节理真实的应力~变形特性,通过非线性有限元法计算分析湖南省小陂流浆砌石空腹重力坝在不同工况下的应力、位移,得到了其应力、位移矢量图及应力、位移等值线图,进而根据应力、位移特征和应力~应变变化过程对该坝结构安全、裂缝产生的原因和沿坝建基面抗滑稳定性进行分析,为大坝除险加固提供了正确的处理方法和可靠依据。     

基于ANSYS的重力坝建基面等效应力计算

采用ANSYS进行重力坝坝体应力分析时,坝踵、坝趾等角缘部位存在应力集中现象,转化为等效应力可以有效地避免这个现象,但ANSYS没有提供专门的等效应力计算模块.本文基于ANSYS软件计算重力坝应力,采用VB可视化编程直接访问ANSYS数据库,结合等效应力计算公式实现对重力坝建基面等效应力计算,并通过算例验证了其实用性、...     

重力坝分层浇筑模拟对应力变形结果影响分析

在高混凝土重力坝坝体变形和应力状态数值分析中，是否考虑混凝土分层浇筑过程和分步施加自重荷载对其计算结果有重要影响。利用有限元分析软件ANSYS的单元生死功能，模拟大坝浇筑过程，分步施加自重荷载，得到施工期坝体的变形和应力状态，并与一次性施加自重荷载方式的计算结果比较，研究混凝土分层浇筑对坝体变形和应力的影响。结果表明，一次性施加自重荷载的方式使坝体倾向上游的变形增大，坝踵压应力和坝趾拉应力增大；而考虑混凝土分层浇筑过程得出的坝体变形和应力结果更加符合实际。     

混凝土重力坝局部等效应力法初探

在混凝土重力坝有限元应力分析中,坝踵和坝趾的应力随网格剖分尺寸的减小而急剧增大.针对该问题.提出局部等效应力方法.即对坝基面坝踵和坝趾局部区域进行局部等效处理.坝基面中间大部分区域仍采用有限元计算.通过对坝基面局部等效处理长度进行敏感性分析,认为坝踵、坝趾各取1/6～1/4坝底宽进行等效处理.可以得到较稳定的等效应力值,坝踵、坝趾处最小单元尺寸应在1/12～1/8坝底宽.进而基于局部等效应力法分析了坝基变模对坝体变形应力状态的影响,认为局部等效应力法能较好地反映坝基不同变形模量对坝体应力状态的影响.     

基于ANSYS的堆石混凝土重力坝强度及抗滑稳定分析

坝体的强度和抗滑稳定性是重力坝在建设过程中考虑的主要因素,通过现代技术和方法分析堆石混凝土坝体的强度和应力变化等特征对坝体安全稳定预估有着重要的作用。利用ANSYS软件对甘肃省天祝藏族自治县石门河水库堆石混凝土重力坝应力和抗滑稳定性进行计算,得到以下结论:各工况下坝体混凝土层、坝体混凝土与基岩接触面均满足抗滑稳定要求,但左挡水坝段3需要进一步考虑安全加固措施;整个坝体大部分区域处于压应力状态,在坝踵与坝趾处均存在应力集中点,在坝趾处应力有最大值3.82 MPa,且应力集中范围大于坝踵处;通过对比各工况坝内关键点的正应力、剪应力和主应力大小,发现各工况下该堆石混凝土重力坝均能满足强度要求,且坝体位移在正常范围内。     

RCC重力坝地质缺陷坝基处理方案优化及加固效果评价研究

笔者针对RCC重力坝地质缺陷坝基开展处理方案优化和评价研究,采用有限元超载法对碾压混凝土重力坝的坝基接触面应力、位移及坝体破坏进行分析。研究表明:随着超载系数的增大,坝基接触面上游部位的拉应力和下游部位的压应力均增大,且坝踵拉应力增长幅度大于坝趾压应力的增长幅度。同时,坝基竖向位移增大,坝踵与坝趾的位移差也随着超载系数的增大而增大。地基接触面位移量值增大及上下游变形差异的增大都会导致坝体塑性区的发育和扩展,不利于坝体的稳定性。基于不同地基处理方案下坝基位移、坝踵与坝趾位移差异性比较可知:地基处理方案四的加固效果较其他三种处理方案更能有效提高坝基的承载能力和稳定性。     

用杂交模型法计算重力坝坝踵区的应力强度因子

一、前言 用断裂力学方法对重力坝坝踵进行初裂分析有可能改进重力坝的设计方法,这一课题的主要内容之一是计算重力坝坝踵区的应力强度因子。 杂交模型有限元法的理论基础是放松了连续性要求的变分原理。用杂交模型法计算应力强度因子,易于考虑邻近裂纹尖端或切口顶端单元的应力奇异性,可用较少数目的单元得到相当精确的计算结果。文献[2]用杂交模型法计算过V形切口的应力强度因子,但仅限于切口表面无荷载的Ⅰ型问题。重力坝坝踵区则属复合型问题且切口表面作用水压力,单元内作用重力。重力坝的另一特点是坝基为半无限平面。本文在坝踵区设置了反映坝踵区应力奇异性的特殊单元,用修正势能原理导出了特殊单元的刚度矩阵,用杂交模型有限元与半平面边界元耦合法计算了坝踵区的应力强度因子。典型算例表     

混凝土重力坝的抗滑稳定分析

<正>重力坝是最早出现的一种坝型。重力坝的滑动模式有表面滑动、浅层滑动和深层滑动。按照目前的设计方法,高度h小于100m的重力坝,控制剖面尺寸常常是稳定而不是应力,对此类坝首先应进行抗滑稳定分析,以确保其稳定安全。     

重力坝的空间振动计算

重力坝通常是分缝的,按平面问题计算。如果横缝是灌浆的,或是修建在峡谷中的重力坝,实际上是一空间问题,应按空间问题计算。 即使横缝是不灌浆的,在静水压力作用下和作小振幅振动时,也表现为空间整体作用。空间作用的结果将使中间坝块受力减少,作用在坝上的力通过纵向(坝轴向)联系,传至河谷两岸,两坝肩的受力加大,一般,对坝肩的影响比对中间坝块更大。重力坝按平面形变问题计算本身已说明其是一整体,变形是以平面变形为基础,是一准空间问题。本文用分解刚度法,建立起了简化的重力坝空间振动算式,使得这一问题获得简便的解答。     

高椅重力坝设计水位时有限元分析

为了研究高椅大坝的安全性,利用大坝运行期间历年的监测资料,应用ANSYS有限元仿真分析,对高椅大坝进行安全复核。通过对其结构应力及变形的分析来研究混凝土重力坝的稳定性。大坝的安全复核结果表明,在设计运行工况下该坝的最大变形在坝顶中心位置,最大拉应力出现在坝踵处,其最大拉应力值为1. 14 MPa,小于混凝土的抗拉强度,符合大坝的安全标准。分析表明,仿真分析的结果与大坝历年运行的监测值吻合较好,大坝是安全的。     

山口水电站大坝安全监测设计

根据土石坝及重力坝安全监测规范的要求,介绍了混合坝监测项目及测点的布置,着重介绍了坝体变形、渗流、应力应变、温度等监测仪器的布置。