基岩变形对重力坝坝体应力的影响

借助于一系列的光弹组合模型试验和有限元计算,本文在地基弹性模量变化较大的范围内(特别是软弱基岩情况)究研了重力坝坝体的应力情况;并将这些成果与各种理论解答作了比较。此外,本文还扼要介绍了国内外有关复杂地基对重力坝应力影响的研究成果。结合某工程选线,研究了复杂的地质构造(包括软弱夹层、断层破裂带等)对坝体应力的影响;为了改善应力分布,还进行了设置改善措施的实验。     

地基刚度对拱坝坝体应力的影响

本文针对二滩拱坝地基的特点,分析研究了不同均匀地基、两岸不对称地基以及局部低变模地基对坝体应力的影响。分析表明,地基变模对坝体应力的影响是很显著的,其影响程度并不亚于河谷形状对坝体应力的影响。     

地基弹性模量对拱坝坝体应力的影响研究

为了探究地基弹性模量对拱坝的影响,通过改变地基弹性模量的大小,研究坝体与地基接触部位的应力变化情况。采用ANSYS有限元分析法,建立拱坝整体有限元模型,选取正常蓄水加温度荷载的工况进行计算。结果表明:随着地基弹性模量的增大,坝体与地基相交处的最大主拉应力和最大主压应力均呈逐渐增大的趋势,但两者的变化幅度均逐渐变缓慢。该研究结果可以为拱坝坝址的选取提供一定的参考作用。在距离坝体边缘大于20 m(约为0.14倍坝高)时,地基的弹性模量对拱坝坝体应力应变的影响就会变得很小,这可以为改善坝基地质条件而采取的地基处理范围提供一定参考。     

重力坝─库水─地基动力相互作用对坝体的影响

用动力有限元方法研究了在刚性地基、弹性地基，空库、满库情况下三峡重力坝动力特性及地震动力反应。结果表明，考虑坝－库水－地基相互作用，坝体自振频率降低了３２％，坝体地震动应力大小及分布均发生了明显变化。因此，正确的确定重力坝的地震反应，必须考虑坝－库水－地基的相互作用     

重力坝─库水─地基动力相互作用对坝体的影响

用动力有限元方法研究了在刚性地基、弹性地基,空库、满库情况下三峡重力坝动力特性及地震动力反应。结果表明,考虑坝-库水-地基相互作用,坝体自振频率降低了３２％,坝体地震动应力大小及分布均发生了明显变化。因此,正确的确定重力坝的地震反应,必须考虑坝-库水-地基的相互作用     

重力坝地基弹模及坝体异弹模对坝踵、坝趾应力的影响

一、引言 浆砌石或混凝士等坝体材料的弹模E,可能是不均匀的。而坝基基岩的性质更为多变,其弹模E_F值更不易确定,也不等于E。这两者比值E/E_F的大小,对坝体,特别对坝踵及坝趾区的应力状态的影响如何,是设计人员所关心的。又如,一个坝址在河床部位的基岩较好,E_F值较大,而在两岸山头的E_F值较小或变化较大时,也会碰到类似的问题。     

混凝土重力坝坝体应力数值计算的可视化

将规范计算混凝土坝体应力进一步细化,通过对坝体应力函数采用变步长网格法编程计算,计算了各节点的主应力和最大剪应力,并采用样条插值实现了应力等值线的简化计算,同时也给出了应力迹线的分布,为设计人员提供更为简单、直观的应力场。     

用无穷元研究断层对重力坝地基应力的影响

本文对断层在其深度方向延伸无穷远的无限地基,利用文中提出的七节点超参无穷元与等参有限元相耦合的方法进行模拟,研究了断层位置与产状对重力坝地基应力的影响。结果显示这种无穷元在模拟此类地基与构造问题上具有很大优越性,大量减省计算机时,提高了计算精度。     

混凝土重力坝功能叠合区坝体应力计算方法探析

基于重力坝功能叠合区受力结构体系复杂、不易评价坝体应力安全的特点,以某水利枢纽工程的混凝土重力坝的安装间坝段为例,对坝体应力计算模型的建立、计算方法的选择以及计算结果进行了对比分析。分析计算过程中,采用材料力学方法在高水位工况坝体上游面出现了约0.1Mpa的拉应力,然后通过建立考虑结构整体受力的计算模型和采用有限元法计算,得出了所有工况坝体均处于受压状态的合乎标准要求的结果。研究表明,对于类似功能叠合区的特殊体型的大坝坝体应力分析计算,如果采用偏保守简化的计算模型和材料力学法进行计算,得出的计算结果过于保守,并影响安全评价结论;因此采用有限元方法,通过细化计算模型,进行更切合实际的受力分析,以便得出更加准确的大坝安全性评价结论。     

浆砌石重力坝加高中弹性模量对坝体的影响

通过对宝泉电站下水库大坝进行二维有限元分析,研究了浆砌石重力坝加高过程中,新、老坝体弹性模量的差异性对坝体位移及坝体受力的影响,结果表明:当新、老坝体材料弹性模量在一定允许范围内变化时,随着坝体弹性模量的增加,坝体的整体刚度增加,总位移随之减小;坝体内部垂向正应力对新、老坝体弹性模量变化不敏感,坝踵、坝趾垂向正应力对新、老坝体弹性模量变化敏感.     

混凝土重力坝坝体裂缝摩擦系数影响研究

基于断裂力学理论并结合有限元方法,对混凝土重力坝坝身水平裂缝的摩擦特性进行了数值模拟及分析,得到了不同摩擦水平下裂缝尖端力学特性及坝体位移、应力状态的变化规律。计算结果表明,无论是对裂缝本身还是对整体大坝,裂缝摩擦系数在某个区间上的变化都使得裂缝和坝体的力学特性存在着突变,这在坝体安全监测上值得关注。本文研究成果可为带缝混凝土坝运行期间的监测提供方向,为坝体裂缝加固提供依据。     

坝内钢管对重力坝应力的影响

混凝土重力坝坝内设置压力钢管,布置成坝后厂房的方案,已在水力发电工程中广为采用。由于科学技术水平的限制,以往关于坝内设置压力钢管后的结构应力分析,只能按平面问题来进行近似计算,并以此作为设计依据。电子计算机的问世以及有限单元法的发展,为结构应力分析提供了方便和快速的手段,从而有条件对重力坝设置坝内压力钢管后的坝体应力进行更为符合实际的计算分析。     

重力坝坝体开孔对大坝抗震性能的影响

重力坝实际震损多出现在坝体中上部,坝身孔洞也常布置于此,地震作用下坝头孔洞附近成为抗震安全的薄弱部位。以某待建水电站碾压混凝土重力坝厂房坝段为例,基于ADINA有限元软件建立考虑坝体-地基-库水相互作用的三维有限元动力计算模型,研究了在强震作用下考虑大坝开孔与否对坝体自振特性、坝体位移、主拉应力和裂缝开展情况的影响。结果表明,考虑坝体开孔对大坝整体刚度影响不大,但对局部应力影响显著,抗震设计须重视坝体实际开孔情况,采取加强配筋和提高混凝土标号等措施。研究成果可为同类工程抗震设计提供参考。     

非稳定温度场对坝体孔口应力的影响

混凝土重力坝正常运用情况下主要承受自重、水压力、泥沙压力、扬压力和温度荷载,温度荷载对坝体孔口应力的影响很大。与大坝接触的外界气温和水温为年周期变化的非稳定温度场边界,经过几十年的运行,可以认为坝体边界混凝土温度也为年周期变化的非稳定温度场。选取三门峡大坝3#溢流坝段为模型,采用三维有限单元法,按不考虑和考虑温度荷载两种情况,运用ANSYS软件将不同月份的温度场与静力场进行耦合计算,对3#溢流坝段的深孔与底孔进行了应力分析。分析表明,孔顶和孔底在较冷月份表现为拉应力,且超过混凝土的抗拉强度,故需在孔口周围配筋,在孔口运行过程中要保证钢筋不被裸露或侵蚀。     

拱坝坝前断裂对坝体应力的影响

拱坝坝前存在断裂,对坝体应力的影响一直为水利水电工作者所关注并积极探讨的重大科技课题。笔者通过对白山拱坝的大量计算分析和观测成果进行对比,提出了新见解:拱坝坝前断裂和坝前没有断裂的“断裂”现象的实际存在,对拱坝坝体应力存在影响。但在各种影响中,以对拱坝上游梁向拉应力和下游梁向压应力的减小较为明显,这是坝工设计者极力寻求的趋势,将影响对拱坝现有计算成果的解释和分析。因此,应予以重视和深入研究。     

天然地基与加固地基条件下重力坝坝基稳定分析

采用三维地质力学模型超载法和综合法,分别对武都重力坝四个典型坝段天然地基方案和加固地基方案分阶段进行了坝基稳定破坏试验,获得了两方案下坝基失稳的破坏过程、变形分布特点以及破坏形态．得出了两方案各自的稳定安全度。研究结果对比分析表明：武都重力坝的四个典型坝段在天然地基下存在深层抗滑稳定问题,加固处理后．混凝土加固塞阻隔了断层裂纹的扩展和滑移通道的形成,说明以置换混凝土塞为主的加固方案对坝基能起到很好的加固作用。     

坝体弹模和坝高对重力坝动力特性的影响研究

基于有限元法,采用振型分解反应谱法研究了在中等偏硬坝基上坝体弹模和坝高对重力坝动力特性及地震响应的影响规律。通过对不同坝体弹模和高度重力坝动力响应规律对比分析得出:随着坝体刚度的增大,坝顶加速度减小,坝头部位的竖向动应力减小;坝顶加速度响应受坝高的影响不显著,坝头部位的竖向动应力在坝高为100 m时最大。同时通过对牙根二级水电站不同高度挡水坝段进行动力分析,论证了上述结论 。