砼重力坝自重荷载计算

本文推导了一套完整的砼重力坝自重荷载计算式，提高了工程设计成果的精度及质量，可推广应用于碾压砼坝和浆砌石坝等实体重力坝。     

辽宁葠窝水库溢流坝段裂缝状态地震反应分析

以裂缝状态下辽宁葠窝水库混凝土重力坝为研究对象,选用混凝土弥散裂缝本构模型,模拟强震下坝体裂缝产生与破损的全过程;利用耦合的拉格朗日-欧拉有限元分析法,描述库水-坝体-基岩动力耦合非线性效应,建立了溢流坝段地震反应分析三维有限元模型。通过对数值模型输入El Centro波,考虑库水水位变化状况,分析了溢流坝段强震响应规律与破坏特征,据此评价溢流坝段的强震安全性。分析表明:由于坝体先期存在的裂缝影响,坝踵区、坝趾区、牛腿区及闸墩与溢流堰交汇区均易发生开裂破坏;先期存在的裂缝与混凝土老化及结构劣化,显著降低了闸墩的整体刚度、消弱了坝体局部强度,增大了溢流坝段的动力反应。     

Hardfill坝与重力坝结构特性对比分析

摘 要：Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间的新坝型,其基本剖面为对称梯形,上游设防渗层,采用一种称为Hardfill的低强度材料通仓碾压填筑。为了解Hardfill坝的结构安全性能,以重力坝作为参照,运用结构模型试验方法,结合有限元数值模拟,对Hardfill坝的应力和变形进行研究,分析其结构方面的特点及优势。研究结果表明：Hardfill坝在各种工况下均有良好的工作性能,坝体以压应力为主,整体应力水平较重力坝低,应力梯度较小,且基本沿剖面中心线呈对称分布,无明显应力集中。在相同超载倍数下,Hardfill坝坝体变位较重力坝小。对比表明,Hardfill坝极限承载能力强,超载系数大,坝体应力分布均匀,是一种高安全性的坝型。     

Hardfill坝与重力坝结构特性对比分析

Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间的新坝型,其基本剖面为对称梯形,上游设防渗层,采用一种称为Hardfill的低强度材料通仓碾压填筑。为了解Hardfill坝的结构安全性能,以重力坝作为参照,运用结构模型试验方法,结合有限元数值模拟,对Hardfill坝的应力和变形进行研究,分析其结构方面的特点及优势。研究结果表明:Hardfill坝在各种工况下均有良好的工作性能,坝体以压应力为主,整体应力水平较重力坝低,应力梯度较小,且基本沿剖面中心线呈对称分布,无明显应力集中。在相同超载倍数下,Hardfill坝坝体变位较重力坝小。对比表明,Hardfill坝极限承载能力强,超载系数大,坝体应力分布均匀,是一种高安全性的坝型。     

阳江上水库碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定分析

通过建立最高坝段溢流坝段和最高坝段非溢流坝段模型,对阳江上水库碾压混凝土重力坝进行静、动力作用下的深层抗滑稳定分析,模型考虑了坝后白水瀑布陡崖的影响.静力计算是基于有限元强度折减法,无需假定滑动面,根据特征点位移突变以及塑性区贯通等判断准则来确定大坝的整体稳定性;动力分析采用振型分解反应谱法,由其导出水平地震剪力,并将该剪力作用在建基面上,在此基础上进行动力作用下的抗滑稳定分析.计算结果表明,各种工况下抗滑稳定安全系数均满足要求,失稳破坏时产生的可能滑移路径未通过下游白水瀑布陡崖,坝后白水瀑布陡崖不影响大坝安全.     

不同坝型重力坝水下接触爆炸特性研究

近半个世纪以来,中国成为世界上建坝数量最多的国家。需要评估爆炸荷载对于大坝的安全的影响。本文为研究水下不同炸点接触爆炸对混凝土重力坝上游有折坡段和上游无折坡段两种坝型的动力响应以及破坏状态影响,进行了两种坝型的混凝土重力坝水下接触爆炸的动力响应及损伤破坏特性的对比分析。利用数值模拟方法计算了炸药在空气中爆炸对于混凝土板的损伤破坏,并与物理实验的结果进行对比。通过计算结果对比验证了所使用数值模型的正确性和可靠性。以混凝土重力坝上游有折坡段和上游无折坡段两种坝型为研究对象,考虑炸药-库水-空气-混凝土重力坝结构之间的动力耦合关系,对比分析了水下接触爆炸冲击荷载作用下,两种坝型的挡水坝段坝体的动态响应及损伤破坏分布特性。通过对比分析可知：混凝土重力坝上游有折坡段的挡水坝段减小了水下接触爆炸对坝体的加速度、速度及位移的动力响应。混凝土重力坝上游无折坡比有折坡坝型的挡水坝段在水下接触爆炸冲击荷载作用下损伤范围更大、更为严重。通过以上结果可得到结论：混凝土重力坝上游折坡段可以有效地散射爆炸产生的应力波,减小混凝土重力坝的损伤破坏程度。     

地基弹性和坝踵裂缝对重力坝动力特性的影响

本文采用特解边界元法，分析了地基弹性和重力坝坝踵水平裂缝对坝体自振特性的影响，并将特解边界元法推广应用到两个区域问题。所得结论为工程设计提供有价值的依据。     

江垭水电站碾压混凝土重力坝的温度应力分析

为研究温度荷载对江垭水电站碾压混凝土重力坝的影响,以其非溢流坝段为研究对象,建立有限元模型,根据江垭水电站的水温、气温、坝体温度、地基温度等监测资料,计算分析了大坝运行期的温度场,研究了大坝在温度场影响下的应力变化规律.研究结果表明:温度荷载对大坝运行有较大影响,但是大坝仍满足规范设计要求;夏季持续高温时,应避免大坝在高水位下运行;冬季持续低温时,应避免大坝在低水位下运行.     

铅厂水电站碾压混凝土重力坝施工期温度应力仿真分析

碾压混凝土坝在施工中容易产生温度裂缝,影响大坝安全.采用三维有限单元法对铅厂水电站碾压混凝土重力坝4#表孔溢流坝段在坝体施工期时的变温度场应力场进行有限元仿真计算分析.分析结果表明:强约束区混凝土温差及浇筑时上下层温差均在规范规定范围内;坝体大部分区域内的应力水平满足允许应力控制标准.最后对可能出现温度裂缝的部位提出了相应的防裂措施.     

混凝土重力坝抗震钢筋多层布置效果分析

针对混凝土重力坝非溢流坝段,利用ADINA有限元程序进行地震时程分析后得出,在地震情况下,非溢流坝的薄弱环节为坝头部位、上游折坡点部位和坝踵部位。通过在坝体内配置抗震钢筋起到限制混凝土裂缝发展的作用,并以金安桥水电站工程为例,对配置抗震钢筋进行研究,探讨配置多层抗震     

考虑损伤状态阈值模糊性的重力坝地震易损性分析

由于结构损伤状态的演变是一个逐渐过渡的过程,以及分析认知的模糊性,重力坝地震损伤状态的阈值具有模糊性。本文提出了描述重力坝损伤状态阈值模糊性的数学模型,结合坝与地基系统的非线性有限元地震动力分析和Hariri-Ardebili的损伤状态量化方法,提出了重力坝模糊地震易损性分析方法。将提出的方法应用于Pine Flat重力坝,研究了隶属度函数形式和损伤状态阈值模糊区间的大小对Pine Flat重力坝地震易损性的影响。结果表明,损伤状态阈值模糊区间的大小对Pine Flat重力坝地震易损性的影响较大,而隶属度函数形式的影响较小。损伤状态阈值的模糊性导致Pine Flat重力坝轻度损伤状态的超越概率明显增加,而接近倒塌损伤状态的超越概率有所降低。因此,在重力坝地震易损性分析中应该考虑损伤状态阈值模糊性的影响。     

略论重力坝抗剪摩擦系数的选择

在我国,岩基上重力坝的抗滑稳定往,以往普遍采用不计及凝聚力的摩擦公式计算。抗剪摩擦系数(简称摩擦系数)值的大小,对重力坝工程的安全性与经济性的影响颇大。本文目地在于:1、论证我国重力坝的抗剪摩擦系数取值一般偏低,2、提出抗剪摩擦系数的推荐值供中小型重力坝工程设计中使用,以求降低工程造价。     

基于ANSYS的浆砌石溢流重力坝坝基面抗滑稳定安全分析

重力坝抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿坝基面抗滑稳定的安全度.以陀兴水库浆砌石溢流重力坝的抗滑稳定分析为例,应用ANSYS有限单元法对该重力坝建模、施加荷载及利用后处理功能计算坝基面的抗滑稳定安全系数,并通过传统的刚体极限平衡法对结果进行验算.结果表明,同工况条件下,两种方法计算的安全系数差别不大,结论可靠,该溢流重力坝满足抗滑稳定要求.     

弹性地基上重力坝坝踵界面裂缝断裂可靠度分析

本文用特解边界元法及蒙特卡罗边界法计算了弹性地基上重力坝坝踵界面裂缝的断裂可靠度,找出了断裂韧度的均值是影响坝踵界面裂缝可靠度的主要因素,同时指出:区分裂缝的类型对断裂可靠度计算来说是十分重要的。文中还定量分析了地基刚度对裂缝断裂可靠度的影响。计算结果表明:地基刚度对裂缝断裂可靠度的影响甚大,不可忽视。计算还表明:扬压力对断裂可靠性来说仍是一种极为不利的因素。     

空腹重力坝的断裂力学研究

通过分析空腹重力坝坝踵应力的奇异性,提出采用断裂力学理论对空腹重力坝进行研究.用有限元法分析了空腹重力坝的腹孔面积、腹孔位置和腹孔形状对坝踵裂缝尖端应力强度因子的影响,得出了空腹重力坝的最优断面,对空腹重力坝的设计有重要的参考价值和指导意义     

基于裂缝扩展准则的混凝土重力坝裂缝扩展全过程数值分析

将裂缝扩展准则应用于混凝土重力坝裂缝扩展全过程分析,结合虚拟裂缝模型计算了经典混凝土重力坝模型的断裂特性,并与其他数值方法进行了对比。结果表明：利用该数值方法得到的混凝土重力坝模型的外荷载一裂缝口张开位移曲线及裂缝扩展路径与试验结果均吻合良好;当给定了混凝土材料的起裂断裂韧度、断裂能、抗拉强度等参数后,即可采用该数值方法对混凝土重力坝裂缝扩展全过程进行分析。     

确定重力坝坝踵切口应力强度因子的公式及其有限单元法

本文首先把大坝上游面与基础面组成的平面角看作为切口上受分布水荷载和均布水荷载作用的V型切口,从构造这种切口尖端附近的应力函数出发,推导出了切口尖端附近应力场和位移场的近似表达式;其次,通过实际算例论证了用有限单元法,采用常规单元计算V型切口应力强度因子的可行性;最后,计算了在水压超载和不同坝高情况下重力坝坝踵切口的应力强度因子k_1、k_2,同时还与采用文献[1]公式的计算结果进行了比较。计算分析表明:考虑坝踵切口水荷载和坝体体力时所得应力强度因子是合理的;对于纸坝,断裂破坏的可能性很小;对于高坝,断裂破坏的可能性较大,应该进行拉剪和压剪的断裂分析。     

非均质结构堰塞坝溃决机理模型试验

堰塞坝是由滑坡等失稳地质体快速堆积并阻塞河道而形成的天然坝体,溃决后会对下游人民生命财产安全造成严重威胁。深入开展非均质结构对堰塞坝溃决过程的影响研究,可为堰塞坝灾害的风险评估和应急处置提供重要参考。依托自主研发的水槽试验装置,通过开展不同结构类型堰塞坝的溃决模型试验,分析了均质、竖向非均质和水平非均质结构对坝体溃决的影响。研究发现：1）堰塞坝侵蚀过程受局部区域材料性质影响严重。2）均质坝中,随着中值粒径增大,材料抗侵蚀能力增强,溃决特征先由层状冲刷变为陡坎侵蚀,再变为多级陡坎侵蚀,峰值流量逐渐减小,峰现时间逐渐推迟。3）竖向非均质坝中,坝体上部材料主要影响溃口形成阶段历时和坝前水位;中部材料主要影响溃口发展阶段的溃口下切速率;底部材料主要影响下游坡脚稳定性和残留坝体形态。受溃口加速下切和溃决流量增加彼此间相互叠加影响作用,中部及底部材料分布对峰值流量的影响最为显著。4）水平非均质坝中,坝体内部4个区域对溃口发展的影响不同。过流侧上方材料影响溃决前期的溃口下切速率;过流侧下方、对岸侧上方材料分别影响溃决中后期的溃口下切、展宽速率;对岸侧下方材料对溃口发展影响最小。泄流槽设计时,应考虑非均质结构的影响,基于坝体结构特征采用工程措施限制溃口深切、促进溃口展宽,以降低峰值流量。     

碾压混凝土重力坝断面优化的探讨

采用非线性优化方法中的序列二次规划法 (SQP)优化碾压混凝土重力坝坝体体型 .此方法能考虑碾压混凝土重力坝材料分区问题 ,采用更多变量的组合 ,进行断面优化设计 .计算实例表明 ,在满足设计安全的前提下 ,能降低断面单宽造价 ,获得经济、实用的坝体体型