佛湾水库砌石拱坝三维有限元分析

以佛湾水库为例,针对拱坝应力状态比较复杂的问题,采用三维有限元法计算了单曲砌石拱坝在多种荷载组合作用下的坝体应力及变形。结果表明,坝体的应力及变形均符合一般规律,且坝体变形较小、坝体上游面拱端处拉应力较大、坝体与坝基接触处存在应力集中现象,经有限元等效应力计算后,其结果在规范允许的范围之内,从而验证了设计方案的可行性。     

石门拱坝坝踵裂缝的探讨

本文通过石门拱坝坝踵裂缝实测资料的分析,证明了坝踵存在裂缝的发展;借助基岩应力和坝基渗漏的变化过程,说明了裂缝局部存在于8~#～11~#坝体混凝土与基岩交界面,裂缝的季节性开合,使得坝基扬压力渗漏随之陡升,构成拱坝稳定的不利因素;提出了坝基未设帷幕坝段补设帷幕的可能性,加强坝踵裂缝的监测,为大坝安全运行提供必要的措施和依据.     

基于Copula函数的混凝土特高拱坝变形风险量化模型

对混凝土坝运行状态的风险量化分析是大坝风险管理中的重要环节,通常使用单个变形监测点数据进行混凝土坝变形风险分析,但对于混凝土特高拱坝,同时还应考虑坝基和坝体的变形状态。因此,提出了一种基于变形监测数据和Copula函数计算混凝土特高拱坝变形风险率的方法。以四川锦屏一级混凝土特高拱坝为例,先通过构造反映变形监测量残差与风险率关系的风险概率函数,分别得到坝体和坝基变形监测量风险,再结合Copula函数考虑坝体变形和坝基变形风险的相关关系,得到锦屏一级混凝土特高拱坝的多变量变形风险率,取2014年7月2～26日变形风险进行分析,对比仅考虑坝体变形变量和同时考虑坝体、坝基变形变量的结果,多变量变形风险率考虑大坝两重要部位的风险,结果更加安全可靠。     

基于统计模型及有限元法的重力坝变形模量反演

鉴于坝体和坝基力学参数选择的合理性对大坝结构分析及安全评价指标拟定的重要性,结合实际监测资料,提出了基于统计模型和有限元法进行重力坝坝体和坝基变形模量反演的方法,在分析地基范围取值、坝体变形模量取值对坝基变形模量反演影响的基础上,建立合适的有限元模型和统计模型,通过有限元计算拟合实测资料中的水压分量,根据最小二乘法原理反演大坝变形模量。将基于统计模型和有限元法反演混凝土重力坝变形模量的方法应用于某实际工程,结合实测资料反演了典型坝段坝基和坝体的变形模量,计算结果合理可信,精度较高。     

拱坝有限元分析及GTSTRUDL应用研究

本文介绍了目前国内外用有限元法分析拱坝的现状及水平,从单元类型、动力及非线性分析、应用软件的开发等方面论述了拱坝有限元计算的价值及应用前景.提出了便于应用网格自动生成技术的统一力学模型及离散化方案,这种模型充分考虑了坝肩与基础变形对拱坝应力分布的影响以及坝体与坝基的整体结构作用,使用了三维六(五)面体二次曲边块体单元,具有较高的计算精度.首次把GTSTRURUDL CAE系统用于拱坝有限元分析取得了良好效果.表明,GTSTRUDL是拱坝应力分析的强有力工具,采用本文所建议的统一力学模型及方法,可提高拱坝计算的水平及效率.最后给出了工程算例并与拱梁分载法的结果作了比较.     

大孔口拱坝工作性态研究

拱坝坝身开设大孔口对拱坝工作性态影响较大,对此,根据某坝身开设大尺寸泄洪孔的拱坝初设体型,建立了可反映坝址地形地质条件的有限元模型,研究了该拱坝初设体型、无联系梁及拱坝加高3种方案下的应力分布规律,并对坝基面进行等效应力处理。结果表明,联系梁完全失去作用时坝体仍能安全运行,拱圈加高后对减小坝体应力无显著效果,初设体型在等效处理后的应力大小满足规范要求,证明了该拱坝的初设体型的设计合理性,为工程的后期建设和安全运行提供了指导。     

施工过程对小湾高拱坝运行期应力状态的影响

采用三维有限元方法对小湾高拱坝多种工况下的坝体应力变形进行了仿真计算,计算中考虑了封拱灌浆过程及水库分期蓄水过程对坝体应力的影响。计算结果表明,施工过程对坝体运行期应力有显著影响,给出了仿真计算荷载步数目,为类似工程的拱坝应力分析提供了参考依据。     

考虑冻融作用的混凝土拱坝结构可靠度分析

混凝土拱坝在长期运行过程中,坝体材料受冻融作用易产生劣化效应,影响其结构可靠性和服役寿命.但目前考虑材料劣化作用的拱坝安全性态分析研究较少,不利于拱坝工程长效安全运行.对此,基于实测数据建立了混凝土材料力学性能冻融劣化模型,分析温度荷载、水荷载及材料强度等因素的不确定性,结合某混凝土拱坝实际工程,基于有限元等效应力法与...     

万家口子水电站拱坝及坝基加固效果研究

针对万家口子水电站拱坝坝址地质条件直接影响拱坝正常运行及其稳定性的问题,基于实际地质条件建立了三维数值模型,采用三维弹塑性有限元法分析了加固前后坝体和坝基岩体的应力、变形情况.结果表明,加固措施可有效改善坝基和坝体的受力状况和变形分布,提高了坝基稳定性.     

混凝土拱坝应力分析的有限元方法探讨

采用有限元法计算拱坝应力时,在拱坝近基础部位存在明显的应力集中,这对计算结果的评价带来了困难。为明确应力集中部位的真实应力水平,以大型分析软件ANSYS为平台,建立了拱坝三维有限元模型。针对同一模型,在相同荷载作用下,分别采用混凝土单轴强度准则(线性有限元法)和混凝土多参数强度准则(非线性有限元法)进行计算,并分析了非线性有限元法计算中参数ft值的敏感性。结果表明,两种方法所得的拱坝应力分布规律基本一致,而非线性有限元法可描述坝体在应力水平较大部位是否开裂。     

基于面板数据格式的特高拱坝变形性态分区方法

特高拱坝运行中受多因素协同作用,不同高程和区域的变形规律差异较大,坝体局部单测点的变形量并不能代表大坝整体的安全性发生变化。为此,综合考虑多测点、多测次监测量的内在关联性,构建了特高拱坝变形面板系列的表征方法;基于面板数据聚类理论,建立了大坝变形相似性指标及度量方法;利用熵权法构建大坝变形区域数的确定准则,提出了特高拱坝变形分区方法及实现步骤;通过利用特高拱坝两个维度的变形监测信息,将传统的"点"分析方法转变为区域分析方法。某特高抛物线双曲拱坝实例应用表明,该方法可根据39个变形监测点确定六大类测点,每类测点可以综合描述大坝对应区域的总体变形特征,再根据测点所在的位置将大坝分为六个变形区域,有效描述了特高拱坝的实际变形规律,可弥补传统分析方法上的一些不足,为特高拱坝变形分析提供了新方法。     

青龙RCC拱坝封拱温度对拉应力的影响

青龙RCC拱坝在施工过程中多次调整封拱温度,针对不同的封拱温度方案,利用ANSYS有限元软件计算了温降工况下坝体的应力,并编写APDL程序导出了各方案下上、下游面两拱端及拱冠的等效应力,分析了拉应力的分布规律。结果表明,不同封拱温度方案下青龙拱坝坝体拉应力分布差距较大,当局部高程坝体的实际封拱温度高于设计值时,坝体的拉应力分布范围较设计工况有所扩大,应力值增大;在高温季节施工时,若不采取温控措施,坝体会产生过高的拉应力而影响安全。     

毛坦砌石拱坝应力和变形分析

根据黄山市毛坦水电站工程实际情况,采用有限元法和ANSYS软件建立了该砌石拱坝的三维有限元分析模型,研究了砌石拱坝温度场的模拟方法,并根据规范计算分析了坝体在多种荷载组合下应力和变形特性.计算结果表明,坝体应力和变形符合有限元法计算的一般规律,其强度满足要求.     

拱坝坝肩稳定地质力学模型试验及孔口概化影响分析

在拱坝坝肩稳定地质力学模型试验中,坝身的泄洪孔口经缩尺后尺寸偏小,模拟困难,通常需概化模拟,以方便模型的加工制作和加载,但孔口概化对试验结果的影响需深入研究。为此,以立洲拱坝工程为例,分别开展了孔口概化后的坝肩稳定地质力学模型试验、坝身开孔与不开孔的两个三维有限元模型模拟分析,并对比分析三种方案所获得的应力分布特征、位移分布规律、塑性区分布范围和稳定安全度,探讨了孔口概化对地质力学模型试验结果的影响。结果表明,有限元开孔方案与不开孔方案坝体应力相差不超过10%,坝体位移相差不超过12%,塑性区发展过程基本一致,开孔方案的起裂、塑性区贯通和失稳略早于不开孔方案;有限元不开孔方案极限超载安全系数较地质力学模型试验方案大0.65%,有限元不开孔方案极限超载安全系数较开孔方案小15.48%。原因系拱坝坝身开孔导致拱效应降低,梁效应增强,但对坝体的位移、应力、塑性区分布影响较小。因此在研究拱坝坝肩稳定性的地质力学模型试验中,其采取的坝身孔口概化模拟方法对试验结果影响不大。     

小湾拱坝蓄水期坝踵应力应变性态分析及预测

为了解小湾拱坝蓄水期坝踵应力应变的工作性态及变化趋势,采用变形法对小湾拱坝各处应变计组进行了应力计算,由此获得拱坝的工作性态正常,满足安全要求。采用多元回归方法对河床#22坝段监测资料建立预测分析模型,并对资料序列最后五天的应力值进行预测,从预测结果可知所建立的模型预测精度较高。当水库蓄水至1 240 m时,预测的坝踵垂直向正应力在混凝土标号允许抗拉和抗压强度范围内,符合设计要求,从而表明大坝应力应变工作性态正常。     

构皮滩拱坝温度荷载反馈分析方法研究

在拱坝设计过程中,由于缺乏坝体实际温度监测资料,温度荷载采用统一公式确定,往往与坝体的实际状态存在一定偏差。以构皮滩拱坝运行过程中的温度监测数据为基础,对拱坝坝体的温度场进行反馈分析,确定实际温度荷载,并对比分析了设计时采用的温度荷载与实际温度荷载作用下的坝体应力分布规律。研究结果表明,反馈的温度荷载能较好地反映拱坝运行期间的实际状态,设计时采用的温度荷载与实际温度荷载作用下的坝体应力接近,设计阶段采用的温度荷载合理。     

等效应力法在天花板双曲拱坝应力分析中的应用

针对天花板碾压混凝土拱坝应力集中问题,基于拱坝设计规范,对计算结果进行等效应力处理,研究了拱坝等效应力计算方法、编制了相关计算程序,根据天花板双曲拱坝的构造和受力特点构建了三维有限元数值仿真模型,并采用ADINA软件进行应力计算。结果表明,较好解决了天花板拱坝局部应力集中问题,为工程设计提供了参考依据。     

有重力墩拱坝的优化设计研究

复杂工程地质条件的拱坝常设置重力墩结构,针对拱坝及其重力墩的体型对整体工程安全性和经济性的影响,以坝体-重力墩混凝土方量为目标函数,将《混凝土拱坝设计规范》要求的限制倒悬度、主应力、中心角等作为约束条件,基于ANSYS有限元分析软件的计算模块和优化设计模块进行二次开发,并采用复合形法作为拱坝优化设计的基本算法对拱坝进行优化。结果表明,拱坝体型优化后混凝土体积比初拟体型体积减小12.00%,具有一定的工程实际意义。