中国是世界拱坝大国也是世界拱坝强国——在《特高拱坝建设总结及安全运行管理研究》会议上的发言

中国拱坝数量占全世界的40%,数量最多;世界最高的三座拱坝都在中国,因此中国是世界拱坝大国。中国解决了岩溶地区拱坝防渗、狭窄河谷拱坝大流量泄洪等技术难题,发展了碾压混凝土拱坝筑坝技术。中国学者首创大坝混凝土标号分区技术,首创混凝土坝温度应力理论体系,解决了大坝裂缝这一世界性难题;建立了拱坝优化理论、混凝土坝仿真分析方法、混凝土坝有限元等效应力方法、混凝土坝数值监控方法等,在拱坝设计和科研上取得了全世界最多的重要成果,因此中国既是世界拱坝大国,又是世界拱坝强国。     

基于非线性有限元的高拱坝坝肩稳定性分析-研究生论坛

处于复杂地质条件下的拱坝,坝肩岩体稳定性问题是其发生事故的重要原因之一。某水电站拱坝右坝肩发育有靠近坝体的蚀变集中带及沿该集中带的多条断层,左坝肩在坝肩槽不同高程有多条断层出露,地形地质复杂。为了正确合理地研究其坝肩岩体的稳定特性,根据水电站坝址区地形地质条件,充分考虑拱坝左右坝肩的主要断层及蚀变带等不利地质构造,建立三维有限元模型,模拟拱坝及坝区岩体在正常运行及温降工况下的应力场,采用点安全系数法分析坝肩岩体在加固和未加固的情况下的稳定性,并运用综合强度储备法评价坝肩的极限承载能力。研究结果表明,坝肩岩体点安全系数均处于合理范围内且相对较高,综合安全系数相对较大,说明坝基加固措施合理有效,坝肩具有较强的承载能力。     

拱坝表孔泄流下游消能防冲形式的试验研究

摘 要：针对中型拱坝下游消能防冲形式的选择问题,通过物理模型试验,对比分析了长护坦防护、水垫塘+二道坝和短护坦先冲后护三种布置形式下相应的水力学指标。试验结果表明：长护坦方案时,水垫塘内水流流态较差,底板和护岸易失稳破坏;水垫塘+二道坝方案时,水流流态和各项水力学指标满足要求,但水垫塘和二道坝的造价较高;短护坦先冲后护方案时,冲坑位置及深度均在允许范围内,该方案的应用会受到拱坝下游地质条件的制约。依据短护坦先冲后护的试验成果,提出初步确定短护坦防护范围的方法。本工程下泄的单宽流量较小,根据试验成果及类似工程经验,并结合坝址地质和工程造价因素,推荐消能工布置方案为“短护坦先冲后护”方式。     

对震后沙牌拱坝坝肩动力稳定性的再分析

沙牌RCC拱坝是少数经受了大地震考验的百米级高坝实例之一,对其坝肩动力稳定性的再研究意义重大。本文综合有限元法与刚体极限平衡法的优势,提出极限累积位移公式作为滑块失稳判据,开展了两种地震波作用下的沙牌坝肩动力稳定分析并对5.12地震反演的人工波开展了拱坝坝肩稳定性超载分析。结果表明,在反映5.12地震的人工波（ah=2.05 m/s2）作用下,沙牌左右坝肩稳定,与实际地震效应一致。在设计波（ah=5.31m/s2）作用下,沙牌左岸坝肩将失稳,而右岸仍稳定。进行人工波超载分析时,左岸坝肩滑块L1、L2分别经受3.2、3.6倍人工超载波时会发生滑移失稳;右岸坝肩滑块则在4.2倍超载波作用下滑移失稳。此次沙牌坝肩动力稳定再分析考虑了滑块滑移方向及安全系数瞬态变化对滑块累积位移的影响,更真实地反映了沙牌拱坝坝肩滑块滑移规律,为工程实际中的坝肩动力稳定分析提供了一个新思路。     

自重施加方式对高拱坝廊道结构应力及配筋的影响

自重工况一般是高拱坝内廊道配筋设计的控制工况,由于高拱坝施工过程的特殊性及复杂性,有限元计算中自重有多种施加方式。结合工程实例,对高拱坝基础廊道结构进行三维有限元分析,比较不同自重施加方式对廊道结构应力及配筋的影响。研究结果表明:按整体自重考虑时,廊道结构应力及配筋面积明显偏小;全部按分缝自重考虑时,廊道结构应力及配筋面积明显大于按施工过程考虑自重的结果;为符合实际施工过程及结构承载规律,保证结构安全及经济合理,在拱坝结构的有限元计算中应按照施工过程考虑自重荷载。该研究成果对泄洪孔结构的应力分析也具有参考价值。     

高拱坝坝后式电梯井顶部连接方式探究

高拱坝坝后式电梯井顶部与坝体的连接方式问题已被学者广泛关注。提出采用弹性连接的方式来解决工程常用的混凝土固结连接和无约束连接方式所带来的弊端。运用ANSYS有限元分析软件的combin14单元来模拟弹性连接,并与采用混凝土固结连接和无约束连接时的电梯井拉应力与位移情况进行对比分析;分析取不同弹性系数K时的弹性连接对电梯井结构的影响。结果表明:当电梯井顶部与坝体采用弹性连接时,可以有效地限制电梯井顶部的位移以及减小电梯井中部的拉应力,不会造成电梯井顶部连接处应力增大,有效地解决了采用固结连接时所带来的弊端。研究结果可为高拱坝坝后式电梯井的设计提供参考。     

外掺氧化镁拱坝温控仿真分析及横缝设置研究

基于现阶段条件下的混凝土热力学参数及温控措施,考虑气温、混凝土性能随龄期的变化及MgO的膨胀性等因素,采用三维有限元法对鱼粮水库拱坝的温度场进行仿真计算分析,计算结果表明,坝体混凝土在自然入仓、冬季保温的情况下,无需采取其它温控措施,通过对比不分缝方案及分缝方案,说明设置诱导缝可改善坝体应力分布情况。通过改变缝的位置更加有利于释放大坝温度应力,且各部位应力均能满足规范要求。     

五谷溪水库拱坝坝肩抗滑稳定分析论证

以往在拱坝坝肩抗滑稳定分析计算过程中,会出现实际发育裂隙的走向与拱坝坝肩呈负角度的情况,在选择滑动模式时存在找不出滑移面的问题,针对这个问题,本文结合工程案例,用以实际裂隙面组合分析法、假定滑移面分析法两种方法分别计算坝肩抗滑稳定,并对两种计算结果进行对比分析。计算结果表明:实际裂隙面组合分析法计算成果可作为拱坝体型结构设计的主要依据,当找不出滑移面时可采用假定滑移面分析法来计算,计算结果是满足要求的。     

不同缝面形态下诱导缝开裂效果对比研究

一些采用径向扭缝的碾压混凝土拱坝工程中,出现了诱导缝周边坝体混凝土开裂而诱导缝本身未张开的现象,因此需定量分析不同空间形态缝面对诱导缝开裂的影响效果。根据碾压混凝土拱坝应力变化特点以及诱导缝开裂变化规律,本文拟定含不同缝面空间形态的有限大平板和圆筒拱坝算例,利用虚拟裂纹闭合法和Richard脆性断裂准则获取空间缝面等效应力强度因子,研究缝面应力强度因子随缝面夹角的变化规律;通过对归一化后的应力强度因子求倒数,获取不同缝面夹角条件下诱导缝等效强度的修正系数即缝面空间形态影响因子,以反映不同缝面空间形态下诱导缝开裂效果。研究表明,随着缝面夹角的不断增大,缝面越不容易张开,这就意味着缝面的等效强度在逐渐增大。因此,在实际碾压混凝土拱坝设计中,诱导缝应尽量采用竖向垂直缝布置;若要布置成径向扭缝,则缝面夹角最大不宜超过10°。     

分缝对混凝土高拱坝的地震影响分析

拱坝属于分段浇筑的高次超静定空间壳体结构,各坝段间设有沿拱向均匀排列的竖向伸缩横缝,大坝遭遇地震时,中上部拱圈产生的动拉应力将抵消并超过静载作用下的压应力,使横缝面沿法向张开,并随地震的交变作用而反复出现"渐开渐合"现象,因此研究分缝对混凝土高拱坝的地震影响具有重要的工程意义及实用价值。利用有限元分析软件ABAQUS模拟了白鹤滩水电站拱坝,研究了坝体在地震荷载作用下有横缝和无横缝两种情况下的地震影响。计算与分析结果表明,横缝的存在对坝体的位移有明显的增加作用,同时降低了坝体的整体性与刚度,局部区域有较大的压应力,坝体应尽量少分缝。