水工结构研究及面对的挑战

总结50年来中国水利水电科学研究院在水工结构专业领域开展的工作，取得的主要成果：一是建立了水工混凝土温度应力和温度控制较完整的理论体系；二是在国内外首先实现了拱坝体形优化；三是建立了岩体渗流研究较完整的理论体系；四是最早开展非线性有限元研究，提出了相应的设计方法和计算方法；五是建立了大坝安全监测资料管理分析系统。随着我国正在新建一批300多m特高坝所带来的世界性的挑战，必须加大对高坝抗震安全的研究。     

重大水工混凝土结构健康综合诊断结构体系研究

针对重大水工混凝土结构健康诊断的特点，探讨了拟定诊断指标和建立综合诊断结构体系的方法，并对体系中的健康评价集的设计进行了深入研究，确定了健康等级的四级划分法。结合龙羊峡具体工程，建立了健康综合诊断结构体系。     

水工结构材料研究的回顾与展望

本文回顾了60年来中国水科院在水工结构材料方面取得的主要成果,包括混凝土筑坝材料、结构模型试验、混凝土断裂力学、水工混凝土耐久性及评估、面板坝接缝止水、堆石坝沥青混凝土防渗技术、结构检测与安全评估和水工新材料等。回顾历史,对于凝练创新文化,启迪和激励未来发展,是十分有益的。     

水工混凝土结构抗震研究进展的回顾和展望

全面概述了中国水利水电科学研究院近50年来在水工混凝土结构抗震研究领域的主要创新性思路和成果的进展,包括其抗震安全评价的三个相互配套的方面。在地震动输入方面为:大坝抗震设防水准框架的制定、场址相关地震动参数的合理确定、坝址地震动输入机制的理解。在结构地震响应方面为:结构抗震的动力分析、结构抗震的动力模型试验、现场测振试验和地震监测、水工抗震设计规范的编制和修订。在大坝混凝土动态抗力方面为:大坝混凝土全级配大试件动态抗折试验、对试验结果的理论探讨、大坝混凝土三维动态细观力学分析、CT技术在混凝土动态抗力研究中的应用。阐述了研究群体形成的主要工作理念为:突出工程观点、强调全面综合评价、重视实践检验、发扬团队协作精神。最后,提出了今后研究的展望。     

基于混凝土断裂力学的水工结构裂缝研究综述

混凝土断裂力学是基于金属断裂力学基本理论发展起来的,主要研究含缝混凝土结构的破坏过程及裂缝传播规律,建立失稳断裂准则等。水工钢筋混凝土结构由于长期承受水压力和工作环境等特殊因素,结构裂缝问题与一般混凝土结构相比危害更加严重,需要引起高度重视。本文先对混凝土断裂力学作了简要介绍,然后总结了断裂力学在水工结构裂缝研究中的应用,最后讨论了基于断裂力学的水工结构裂缝研究发展方向。     

水工混凝土结构构造设计常见问题

水工混凝土结构具有大而厚的特点,部分结构设计人员只重视结构计算,对混凝土结构构造设计重视不够,对混凝土结构设计规范构造要求的规定理解不透,以至于最终混凝土结构尺寸不合理或者施工图配筋不合理等,为工程安全埋下隐患。文章通过对现行的行业标准《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）（以下简称《规范》）部分条款规定分析,对部分常见的水工混凝土结构构造设计问题进行了介绍,指出了水工结构设计人员在构造设计中易犯的错误,并指出了正确的方法,以期水工结构设计人员能够对构造设计引起足够重视。     

USACE水工混凝土结构稳定性计算研究

介绍美国陆军工程兵团(USACE)规范EM 1110-2-2100《混凝土结构稳定性分析》对混凝土结构外部稳定性分析方法,包括抗滑稳定分析、抗浮稳定分析、合力位置判断和地基承载力要求,并提出和中国水利水电规范的差异.     

水工混凝土结构耐久性研究

概述了水工混凝土结构耐久性的研究现状及研究意义，分析了影响水工混凝土结构耐久性的因素，探讨了提高混凝土结构耐久性的措施。     

水工结构混凝土施工中使用预制混凝土模板的回顾

回顾水工结构混凝土施工中，使用预制混凝土模板，自五十年代黄河三门峡水电站工程施工开始使用至今已在水电建设广泛的、不断的、推广使用。特别是在工程的关键、重要、施工难度大的特殊部位，使用预制混凝土模板对加快工程施工起着至关重要的作用，促进了水电工程混凝土施工速度，提高了施工技术水平和经济效果，是重要的途径之一。     

水工混凝土结构与材料的研究及应用

50年来．中国水利水电科学研究院结构材料研究所立足国家水利水电工程建设的需要，以国家水利水电科技创新与可持续发展为目标，承担了许多国家自然科学基金项目、国家科技攻关项目、部级重点项目以及重大工程项目等研究，特别是近10年，结合水利水电工程建设的实际，注重对已有的科研成果进行科技产品与技术的转化．使科研与生产连接更加密切，取得了较好的效果。     

碾压混凝土拱坝的发展

简述碾压混凝土材料的温度特性、变形特性和强度特性 ;介绍国内外碾压混凝土拱坝在结构设计方面的工程实践经验 .根据几座碾压混凝土拱坝温度场、应力场仿真分析的成果 ,分析碾压混凝土拱坝在温度控制方面面临的一些问题 ,讨论碾压混凝土拱坝在施工工艺上存在的某些局限性 .最后从材料性质、结构设计、施工措施等方面探讨碾压混凝土拱坝的发展趋势 .     

我国混凝土坝坝型的回顾与展望

坝型选择是否合理,影响到工程造价、建设速度甚至工程质量。影响坝型选择的因素包括:工程特点、坝型特性、国家技术经济水平、筑坝技术的发展及筑坝经验的积累。我国早期曾建造较多的支墩坝、宽缝重力坝和少量空腹重力坝,自20世纪90年代以后,这些坝型均已停建。目前建造的都是拱坝和重力坝。近年碾压混凝土重力坝和拱坝得到快速发展。笔者认为,在气候温和地区,碾压混凝土大跨度连拱坝和大头坝也是可以探索的坝型。     

拱坝对近坝肩导流洞结构衬砌的影响研究

为了更加深入准确的研究靠近拱坝坝肩导流洞的真实受力情况,使导流洞在施工期安全运行,研究分析了拱坝对靠近坝肩导流洞的影响。采用Ansys有限元分析法,建立拱坝和导流洞整体有限元模型,分析在自重,自重加静水情况下拱坝对导流洞产生的附加应力,为隧洞衬砌配筋提供依据。计算结果表明:拱坝对导流洞靠近坝肩部位产生的附加应力不容忽视,坝肩岩体灌浆对减小附加应力有一定作用。研究成果可为近拱坝坝肩导流洞的设计和施工提供参考。     

碾压混凝土拱坝的发展与展望

近年来碾压混凝土拱坝在水利工程中得到了广泛应用,相应的规模也越来越大.首先简述了国内外碾压混凝土拱坝的发展概况;并以实际工程为背景,根据碾压混凝土材料、坝体分缝、坝体抗裂防渗以及施工技术等几个方面的工程实践经验,对碾压混凝土拱坝筑坝技术的最新进展进行了归纳和总结;最后从碾压混凝土材料、施工技术、拱坝的发展方向和仿真计算分析等方面探讨了碾压混凝土拱坝今后的发展趋势.通过对碾压混凝土拱坝设计、施工技术成熟经验的总结,将对碾压混凝土拱坝的建设具有指导和推动作用.     

湖北省青山水库大坝渗流及稳定计算

本文对青山水库主、副坝断面进行了有限元渗流计算及下游坝坡抗滑稳定计算，计算结果显示：由于青山水库各坝心墙很薄，所以心墙处渗透坡降很大，可能发生渗透破坏；各坝坝壳与排水体交界位置的渗透坡降较大，存在渗流安全隐患；由于坝体及坝基的渗透性较大，渗漏问题比较突出；由于渗流的作用，当水库水位较高时，下游坝坡的最小抗滑稳定安全系数随水库水位的上升而下降较快，由此导致下游坝坡在水位较高时不能满足抗滑稳定要求。通过对青山水库大坝的渗流分析可知，对于薄心墙土坝，在心墙的下游侧渗透坡降很大，如不采取有效的反滤处理措施，则容易发生渗透破坏，该问题应该引起足够的重视。对青山水库大坝的抗滑稳定分析则揭示出渗流对于土坝下游坝坡的抗滑稳定影响很大，对任何土坝坝坡进行抗滑稳定分析时必须考虑渗流的影响。计算结果为青山水库主、副坝的工程处理提供了依据，也为其它土坝的渗流及稳定安全分析提供了可供借鉴的资料。     

贵州氧化镁混凝土拱坝设计十年回顾

通过对十几年来贵州氧化镁混凝土拱坝的建设实践和效果进行回顾,以期对该技术作一个阶段性总结,并立足于设计实务,归纳总结全坝外掺氧化镁混凝土拱坝技术设计及构造要点。而且,对氧化镁混凝土原材料和工程实际的典型配合比进行介绍,以供业内工程师参考。     

拱坝拱圈结构的抗震多目标博弈设计

分别以地震过程中最大反应能量为代表的稳定性目标函数、以最大主拉应力为代表的强度安全性目标函数和以拱圈体积为代表的经济性目标函数,建立了两端受压拱坝拱圈结构的几何模型和抗震多目标设计模型．提出了基于博弈分析思路的求解方法,建立多目标问题博弈分析的技术路线和计算步骤．并以小湾拱坝高程△↓1210m处拱圈为算例,说明博弈设计能均衡和兼顾稳定性、安全性和经济性的目的．     

小湾拱坝与地基联合作用的分析研究

本项研究结合小湾工程拱坝应力及地基渗流实际问题进行理论和实际应用两方面工作，本文主要介绍以渗流场与应力场耦合分析为基础建立的拱坝与地基联合作用分析方法，并对小湾工程进行了分析论证，肯定了设计可行性，作出了工程建议。     

国内外高拱坝应力分析概况

世界上已建成不少混凝土高拱坝,本文收集整理了国内外已建成的44座150m以上的混凝土高拱坝的坝体应力状况,另外还收集了几个国家的拱坝设计规范。这些资料对混凝土高拱坝应力控制标准的研究和制定及高拱坝的设计具有重要的价值。     

碾压混凝土拱坝封拱温度场的仿真分析

混凝土坝的裂缝是一个带有普遍性的现象,因此有"无坝不裂"的说法。在大坝裂缝事故中,除少数裂缝是因结构不合理或地基不均匀沉降引起之外,大部分是由温度应力引起的。目前,普遍采用的拱梁分载法计算拱坝温度荷载难以描述拱坝在荷载作用下开裂状态。基于这一点,本文采用ANSYS有限元数值仿真技术、考虑混凝土材料的非线性,对某处于初设阶段的碾压混凝土拱坝采用混凝土多参数强度准则(非线性有限元法)进行计算。根据初设阶段资料和混凝土拱坝设计规范的要求对大坝关键部位进行等效应力计算并分析坝基面开裂状况,并对大坝封拱温度取值进行专门分析。在满足应力控制标准和施工可行的情况下提出合理的特征拱圈封拱温度值,以供设计人员参考。