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。     

地质软弱带对重力坝坝体、坝基工作的影响分析

文章假定在重力坝坝基中存在不同位置的软弱带，对重力坝进行了整体非线性有限元计算，分析坝基软弱带对坝趾、坝踵及坝顶的位移、岩基与坝体在坝踵处的竖向正应力以及坝趾附近塑性区的变化情况，得出了坝基中软岩距坝趾的不同位置时，对坝体、坝基应力应变的影响的初步计算结果，可为重力坝坝线的选择提供参考数据。     

Hardfill坝建基面的非线性等效应力分析

有限单元法在计算坝踵、坝趾的应力时存在网格划分标准的问题,使得坝踵、坝趾的应力无法作为设计大坝的依据.利用有限单元法的计算成果,采用基于矩法的非线性等效应力分析,得出了Hardfill坝建基面的等效应力,阐述了该法的应用,并且对比得到网格尺寸等影响因素对于建基面的非线性等效应力的影响很小.有限单元法的计算结果和等效应力法计算的应力可为坝体强度的综合评定提供相应的依据.     

重力坝的实测坝踵应力及原因分析

本文总结了多年来国内外重力坝坝踵应力的主要观测成果。大量事实表明 ,蓄水后水压对坝踵应力影响甚微 ,坝踵仍处于受压状态 ,垂直向压应力通常可达 1 MPa～ 2 MPa。其形成主要原因可能是蓄水后混凝土上游面湿度增加、坝体降温及基础灌浆等综合作用所致。文章为改进我国今后在坝工设计及安全管理工作提供了可靠依据。     

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、...     

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。     

基于模型试验的非溢流重力坝应力应变分析

采用模型试验法对某水利枢纽工程非溢流重力坝横断面上的应力和位移进行了试验研究,结果表明:坝体上游面出现了显著的拉应力集中现象,最大值出现在坝踵处,同时下游面出现了较大的竖直压应力,最大值出现在坝趾处,但应力值均小于坝体混凝土和地基的抗拉及抗压强度;坝体位移处于弹性状态,大坝运行状态较为正常.     

基于ABAQUS的拱坝三维有限元等效应力计算

在拱坝三维弹性有限元计算中，近基础部位会出现明显的应力集中，而坝踵坝趾常为拱坝应力控制的关键部位，得到其准确的应力分布对指导设计具有重要意义。通过ABAQUS进行拱坝三维有限元计算，结合Python二次开发实现拱坝建基面任意积分路径应力的提取和截面内力的计算，并通过材料力学法完成局部等效应力处理。计算表明：该方法能实现建基面任意路径下的应力等效，有效改善坝体应力集中现象。     

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。     

Hardfill 坝结构破坏模型试验研究

Hardfill坝是一种新坝型,有必要研究其结构破坏模式与破坏机理,评价结构安全度以促进新坝型的发展和应用。采用地质力学模型试验方法,进行了国内首次Hardfill坝破坏模型试验,分析大坝在外荷载作用下的变形、破坏特征及其演变过程。试验结果表明,Hardfill坝的破坏区域主要发生坝踵、坝趾及坝基面上,在超载过程中大坝经历了稳定、非线性变形以及失稳破坏3个阶段;大坝破坏模式为坝踵首先出现开裂,坝趾随即产生裂缝,最终坝体沿坝基面整体失稳,同时坝踵与坝趾附近部位开裂而形成了脱离坝体的三角形块体;坝踵、坝趾开裂超载系数K1=6.0～7.0,大变形超载系数K2=7.5～8.5,最终破坏超载系数K3=9.0～10.0。