重力坝坝前加固断面的快速优化设计

根据重力坝设计规范关于抗滑稳定安全系数和坝踵应力的规定,按断面积最小的要求,考虑上游坝面有折坡、上下游面有水压荷载、坝底扬压力呈折线分布、上游面有泥沙压力等情况,推导出求解重力坝坝前加固断面的参数方程以及最优解的判别式,以便手算进行优化设计。文中给出一个算例,说明如何确定基本断面的参数。     

石河水库重力坝加固方案比较

根据重力坝设计规范关于抗滑稳定安全系数和坝踵应力的规定,考虑上下游有水压荷载、上游坝面有折坡、上游坝面有泥沙压力、坝底扬压力呈折线分布等情况,求解最优断面。各方案工程费用比较表明:贴坡加固方案投资最少,且可以保证供水,为该重力坝加固的推荐方案。     

重力坝断面优化设计

重力坝是坝工中广泛采用的一种坝型。重力坝承受的基本荷载有自重、静水压力、扬压力、淤砂压力和浪压力等，它主要通过坝体自重产生的抗滑力来维持稳定。重力坝最重要的是断面设计，影响断面设计的因素很多。通常，设计通过有限的几个方案的比较，很难得到真正的最优方案。采用优化设计则可以取得良好的效果。1重力坝断面优化设计的数学模型1．1设计变量重力坝断面的基本形状是三角形，上游面有折坡，折坡上面垂直。在进行优化设计时，取其断面形状的几何尺寸X；、Xz、X。为设计变量，而坝顶宽度B及下游起坡点高程H。一般均按实际要求选…     

高坝应力弹性理论分析的探讨

随着我国“混凝土重力块设计规范补充规定”的实施,坝体断面设计将更多采用上游垂直或较陡坝坡的三角形,弹性理论对三角形断面的坝重力应力分析是一种精确和有效的方法,笔者对三角形重力坝断面,在水压力和自重基本荷载作用下的应力公式进行了详细推导,供读者参考。     

重力坝计算与实测坝踵应力差异中扬压力作用研究

坝踵应力是评价重力坝安全的重要指标,按无拉应力准则设计的重力坝采用有限单元法分析时往往出现较大的拉应力,但实际工程中未见观测到拉应力的报道,有的甚至出现较大压应力,同时实测应力变幅往往远小于计算值。本文统计了国内外24座重力坝观测结果,分析了坝踵应力蓄水前后变化特点,以一典型重力坝断面为例,采用材料力学法和有限元法对坝踵应力进行计算,对比分析了理论坝踵和实测坝踵应力变化规律,重点研究了扬压力对两个坝踵点应力贡献作用,揭示了计算和观测坝踵应力差异的原因之一。结果表明：理论上的坝踵应力是坝踵基岩一侧计入扬压力作用的有效应力,实测坝踵应力则是距基础一定距离、坝体混凝土内部的总应力,两者存在一个与扬压力接近的应力差;按无拉应力准则设计的重力坝,坝内测点不会出现拉应力,最小压应力为0.5～1.0倍的上游水头;实测坝踵的有效应力取决于渗流场和孔隙水压力系数(B系数),该点渗透压力变幅小于上游水头且存在滞后,致使应力变幅明显小于理论坝踵应力变幅;扬压力在理论坝踵和实测坝踵的作用差异是实测与计算坝踵应力差异显著的重要原因之一。     

基于ANSYS的重力坝非溢流 断面的优化设计

根据重力坝基本断面的几何特性,利用ANSYS的参数化设计语言APDL编制程序,先拟定一组初始条件对重力坝进行整体模拟、细化单元,得到各阶段的力学指标。然后使用ANSYS优化技术中的零阶优化方法进行重力坝断面优化设计,使重力坝在满足应力约束条件和抗滑稳定约束条件的前提下,其断面面积最小,实现设计的经济性和可行性。最后,通过一个重力坝非溢流断面的设计算例得到满意结果。     

稳定渗流条件下水位变化对重力坝稳定性影响

采用有限元法对某重力坝在上游不同水位时的稳定性进行计算,研究了在水位降低过程中重力坝坝基的滑裂面分布、抗滑稳定系数、塑性破坏区及剪应力分布,结果表明:随着上游水位的降低,重力坝坝基滑裂面有往坝体内部发展的趋势,滑裂面从高水位的折线型滑动变为低水位的圆弧型滑动;上游水位降低后,重力坝坝基抗滑稳定系数逐渐增大,上游坝踵集中分布的塑性破坏区范围逐渐减小,防渗墙上游侧的剪应力有所增大,而下游侧的剪应力则有所减小。计算成果对类似的中小型工程的稳定性分析有一定借鉴作用。     

Hardfill坝——一种新概念的碾压混凝土坝

碾压混凝土(RCC)筑坝技术是重力坝筑坝技术在材料与施工技术上的革命,体现了重力坝的发展趋势.从RCC坝的现状入手,分析RCC坝所面临的问题.指出按传统混凝土重力坝的设计理念来设计这种新材料坝是问题的症结所在,为此,提出新的重力坝设计方案--Hardfill坝.具有梯形的断面和上游的防渗护面的Hardfill坝能充分发挥RCC快速施工和经济效益大的优势.通过进一步的研究表明,Hardfill坝具有高安全性和良好的环保性,可以称为"最优重力坝".     

从优化角度看重力坝三角形断面的物理意义

为探讨重力坝三角形基本断面设计的物理机制,利用细啃渐进结构优化(ESO)方法的基本概念,建立了坝顶顺河向位移敏感度准则.以四边形为初始域,以重力坝的稳定和坝踵拉应力为约束条件,对基本荷载作用下的重力坝基本断面形状进行优化.不同网格、不同初始域、不同坝高工况下的结果表明,三角形基本断面是重力坝在基本荷载作用下使得坝顶位移最小的一种断面形状.     

考虑开裂约束的重力坝体型优化设计

实体重力坝由于剖面尺寸大,混凝土用量较多,在设计时要进行最优化设计以使坝型既安全又经济。然而重力坝在运行中,上游坝踵区往往会出现开裂,随着筑坝高度的增加,坝踵开裂的概率也会越来越大,但坝踵的开裂并不一定意味着坝体的毁坏,只要保证裂缝是稳定的,坝体仍能正常运行。基于这一情况,对重力坝考虑开裂约束下的体型优化设计进行了研究,引入断裂参数约束式,建立开裂约束条件下的优化设计数学模型。并通过对工程实例的优化计算分析得出了合理的坝体断面,优化效果比较理想。     

三峡右岸大坝1A标基础锚索施工监理

三峡右岸大坝1A标右厂坝段基岩倾向下游的长大中、缓倾角裂隙相对较发育,厂房机窝开挖致使坝后存在高陡临空面;右非坝基圆弧段开挖后较发育的中、缓倾角结构面与边坡临空面组合,均对坝基抗滑稳定和边坡稳定不利.为改善上述部位地质条件,设计先后共布置284束锚索,通过施工单位历时16个月的精心施工和监理单位严格控制,施工质量良好,满足设计要求.主要介绍锚索工程施工监理质量控制情况.     

西霞院水库电站厂房坝段三维渗流计算分析

根据西霞院反调节水库电站厂房坝段工程的地质情况,该段工程的地基处理采用水平放置的“［”形混凝土防渗墙防渗。为了解厂房坝段地下水运动规律、渗流控制措施作用,对电站厂房坝段进行了三维渗流计算分析,结果认为：电站厂房段渗流控制措施的选择和布置,从整体上看比较合理;从扬压力等值线分布图来看,海漫段底板所承受的渗透压力较大。因此建议,对于海漫的砼底板厚度进行渐变加厚处理,亦即海漫段上游端至下游端,底板厚度由1.0m 渐变至0.60m ,从而确保电站厂房坝段的安全运行。     

土石坝坝基接触段静压灌浆工艺研究

针对坝体(或防渗体)与坝基帷幕灌浆相互衔接及施工控制问题,本文通过工程实例对接触段进行静灌处理的试验研究,提出先行对坝体与坝基接触段进行独立静灌处理,以其作为坝基帷幕灌浆的“压浆板”；对接触段进行独立静灌时,需根据接触段埋深来确定灌浆压力.坝基岩体帷幕灌浆需在接触段静灌1.5～3 d后进行.     

大化空腹重力坝段实际结构性态分析

通过对大化水电站４号空腹重力坝段坝体混凝土温度场，施工和运行期坝体混凝土的实测应力，坝基场压力等实测结果的详细分析，认为大化坝体混凝土稳定温度场的假定及混凝土自身体积变形等对坝体混凝土应力的影响很大。分析结果还表明，空腹的存在不仅没有恶化大坝关键部位的应力，还有效地降低了坝基场压力，增加了坝体的抗滑稳定性。     

导叶关闭规律对水电站流道压力分布特性影响

水电站过渡过程中,不同导叶关闭规律对流道压力值及分布特性有较大影响,特别对引水道短、断面尺寸大的坝后式水电站,可能造成同一断面的压力不均问题,危及水电站的安全。为探求不同导叶关闭规律对坝后式水电站流道压力空间分布特性的影响,以典型坝后式水电站三峡右岸水电站为研究对象,通过水电站过渡过程全流道压力特性三维数值模拟及自定义的压力特性差异分析法,对比不同导叶关闭规律下的水电站流道典型断面压力空间分布差异。结果表明:采用三段导叶关闭规律更能限制转轮最大转速,而采用两段导叶关闭规律使得流道同一断面的压力分布更为均匀,从而对流道有利,能保证水电站的安全稳定运行。     

丁湾水库大坝除险加固及其安全评价

丁湾水库大坝安全类别为三类,需进行除险加固。大坝除险加固采取了坝基与坝肩帷幕灌浆、坝体高喷灌浆、重建排水棱体、上下游护坡等措施。以加固后的典型坝体横剖面为研究对象,采用有限单元法对正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位等工况下的坝体渗透稳定性进行分析,并采用刚体极限平衡法计算相应工况下的坝体抗滑稳定安全系数。计算结果表明:除险加固后,各工况下大坝浸润线位置明显降低,坝体渗流量显著减小,渗透坡降均小于允许渗透坡降,坝体不会发生渗透破坏;抗滑稳定安全系数均大于规范要求,坝身不会发生滑动失稳。     

扬压力超过设计值时的重力坝抗滑稳定复核

鉴于棉花滩大坝5号坝段的实测扬压力系数超过了设计值,对典型断面进行了抗滑稳定复核。计算过程中采用最大可能值法来确定设计工况下的扬压力值。采用规范规定方法进行复核,并以非线性有限元强度折减系数法的结果作为参考。复核结果表明该坝段满足抗滑稳定要求,但与类似工程相比强度储备系数偏小。     

台阶溢流坝的三维水力特性数值模拟

本文简单介绍了台阶式消能工在国内外的应用和发展前景,并以太湖水库工程为例,通过流体仿真软件对该工程的台阶式溢流坝和光滑溢流坝进行数值仿真,对比研究两种溢流坝体形的消能效果、压强场和速度场等.结果表明,台阶式溢流坝的消能主要集中在台阶上,相对于光滑溢洪道,因其减小对下游的冲刷而降低了工程投资.     

向家坝坝基排水孔涌水量控制标准研究

为实时监控坝基的渗透安全性,向家坝水电工程采用了坝基扬压力和涌水量可实时调控的坝基渗流自动化控制系统。排水孔涌水量控制标准是系统运行的关键指标之一。在对左非3坝段坝基渗流实测资料分析的基础上,采用渗流数值分析方法全面研究了左非3坝基扬压力和水力梯度分布特点,获得了坝基排水孔出流控制涌水量与孔口控制压力之间变化关系。依据排水孔控制涌水量与控制孔口压力之间的函数关系,结合坝基扬压力设计值和控制水力坡降的要求,提出了向家坝坝基可控抽排系统涌水量标准,并成功应用于工程实践中,取得了预期效果。