拱坝非线性分析与极限荷载的估算

本文根据拱坝结构和应力分布的特点,假设坝段缝、边缘接触面和新老混凝土交接面是拱坝的几个强度薄弱面.由于这些面的开裂引起坝体应力的重分布.在有限元计算时采用六节点等参数单元,以单元高斯点的应力值确定坝体开裂范围,同时采用压扁的坝体单元来模拟坝体与地基的接缝.在拱坝非线性分析基础上探讨了拱坝极限承载能力的估算方法,由于接缝单元开裂后应力转移缓慢且拱坝破坏时坝体单元开裂很多,单纯用初应力法或变劲度迭代法已不能满足计算的需要,本文提出用交替迭代法可以得到较好的效果.     

拱坝极限承载力的分析方法研究

本文讨论拱坝极限状态与极限承载力的分析方法.采用非线性有限单元法,分别根据最大正应力准则和脆性损伤模型,求得了某高拱坝的极限水压力超载系数,两种计算模型求得的该拱坝的破坏方式基本相同,极限超载系数接近,说明了建议的方法可以进一步用于拱坝的设计.     

基于FLAC3D的万家口子高拱坝整体稳定安全度研究

采用三维快速拉格朗日法软件FLAC3D对万家口子高碾压混凝土拱坝坝基加固处理方案进行坝体-坝基变形、应力分析.采用超载法研究大坝及坝基的渐进破坏过程和可能的失稳模式.研究结果表明坝体-坝基变形、应力满足规范要求,系统整体安全度为4.0,基本满足设计要求.极限承载力由坝踵处的Ⅳ类岩体、左岸坝肩不整合面和节理群的强度共同控制.     

体内预应力胶合木梁抗弯承载能力研究

为研究体内预应力胶合木梁的抗弯承载能力,结合国内外相关试验研究结论,基于Bazan的木材本构关系模型、平截面假定和极限应变分析方法,提出了受拉破坏模式和受压破坏模式的判别方法,建立了构件极限承载能力公式,算例表明,本文给出的公式计算结果与试验值吻合较好;考察了极限承载能力与有效张拉力的关系,研究表明,有效张拉力是影响胶合木梁受弯破坏模式的决定性因素,且木材顺纹受压区下降段的力学性能参数对极限承载能力与有效张拉力之间的关系影响很大;定量地分析了受拉破坏模式和受压破坏模式下,承载能力极限状态下的预应力筋内力均与有效张拉力近似呈线性关系的性质;分析了预应力筋有效张拉力的上、下限值,分别对应:承载能力极限状态下预应力筋刚好屈服、受拉破坏与受压破坏同时发生,并给出了上、下限值解析解的表达形式.     

波形钢腹板组合箱梁桥的设计与计算分析

针对国内首座应用于高速公路的波形钢腹板组合箱梁桥——卫河特大桥,对其箱梁预应力体系布置等方面的设计进行了介绍,并采用桥梁博士建立杆件分析模型,对主梁的受力进行了验算.结果表明,在承载能力极限状态下,主梁承载能力满足要求,抗剪连接件的抗剪能力满足要求;在正常使用极限状态下,主梁的应力及主梁挠度满足要求,且波形钢腹板不会发生屈曲破坏.     

小型拱坝抗滑稳定及坝体应力分析

拱坝坝肩岩体稳定是拱坝安全的根本保证,当拱坝坝肩岩体存在软弱结构面或坝肩岩体较软弱时,两岸坝肩岩体应进行抗滑稳定计算,且由于地质情况原因,有时需对坝肩体型进行局部修改,可能对坝身应力产生较大影响。文章主要介绍采用刚体极限平衡法计算坝肩稳定、拱梁分载法计算坝体应力的设计情况及坝端局部修改后坝身应力变化情况,为中低型拱坝的坝肩岩体稳定计算及坝身应力分析提供参考。     

特高薄拱坝坝体屈曲分析及应力控制指标的修正

对高薄拱坝几何参数进行了统计分析,根据此分析结果建立了特高薄拱坝稳定分析概化模型.采用空间有限元稳定分析方法对特高薄拱坝的坝体屈曲问题进行了研究,并通过对拱坝的强度和稳定超载分析,得出了拱坝破坏包络曲线.分析结果表明,特高薄拱坝设计时应重视坝体屈曲影响,考虑坝体屈曲影响后应对应力控制指标进行修正.     

深部岩体脆延转化特性与覆岩塑性极限状态研究

为了研究深部开采覆岩变形破坏规律,基于深部岩体的脆延转化特性,采用解析分析方法,对深部采场上覆岩层极限承载能力进行了研究。结果表明:深部岩体在拉应力超过弹性极限强度后表现出塑性软化特性,承载能力随拉应变的增大而降低;深部开采上覆岩层的变形破坏规律主要受弯矩支配;随着采煤工作面的推进,采空区长度逐渐增大,上覆岩层所受弯矩逐渐增加,拉应变逐渐增大,当局部拉应力达到弹性极限强度时岩层处于弹性极限状态;随着采煤工作面的继续推进,弯矩继续增加,拉应变继续增大,最终岩层达到塑性极限状态,弯矩达到塑性极限值,岩层失去承载能力而断裂。关键岩层达到塑性极限状态时,因断裂而释放大量变形能,诱发冲击地压等矿山动力灾害。     

纤维增强复合材料机翼长桁压缩破坏预测方法

提出了一种分析和预测在压缩载荷作用下纤维增强复合材料机翼长桁的极限承载能力以及破坏位置的方法,建立了分析其形变和渐进破坏的有限元模型,采用应力描述的二维Hashin失效准则预测材料的初始失效,并提出了一种材料受损后的刚度折减方案;由应力失效和断裂力学中的能量释放率控制材料渐进损伤的演化模式,并以损伤变量的形式表征材料的受损程度;在有限元软件ABAQUS/Standard平台上编写用户材料子程序（UMAT）,运用黏性正则化方法帮助收敛,并将其预测结果与复合材料机翼长桁的压缩实验结果加以对比.结果表明,所得极限承载能力以及破坏位置的预测结果与相应的实验结果较吻合.     

路面结构极限承载能力分析

针对某公路路面的早期损坏,进行了超载车辆的轴重及其轮胎接地面积和压力的调查.基于实际轴载的作用图式,分别应用弹性层状体系理论和弹性薄板理论有限元法分析了重荷载作用下,该公路沥青路面和水泥混凝土路面结构的力学响应.按照起决定作用的各结构层材料抗拉强度确定两种路面结构类型的极限承载能力,初步建立了分析路面结构极限承载能力的方法.分析结果表明,沥青路面早期损坏的根本原因是过大轴载对路面结构的一次性加载破坏,而不是轴载重复作用的疲劳破坏,按现行规范设计确定的水泥混凝土路面结构的极限承载能力明显高于沥青路面结构的极限承载能力.     

有缝高拱坝的非线性地震响应分析

用非线性有限元方法研究了拱坝的非线性地震响应,研究中考虑了坝体、坝基材料、坝体浇筑横缝和预留周边缝等各种非线性的影响,混凝土材料的弹塑性模型考虑了材料的软化、开裂等,坝体和接缝材料的屈服应力和失效应力假定与塑性功的累积有关,用断裂能和等效裂缝应变表征缝面上正应力的变化规律,最后,在时域内对一实际高拱坝进行了数值分析,并给出了主要成果。     

拱坝开裂约束下体形优化设计研究

建立开裂约束下拱坝体形优化设计模型,在5种工况下采用改进的复合形法对拱坝体形进行常规优化设计,然后采用三维非线性有限单元法,研究不同工矿下拱坝的开裂位置和深度,以探讨拱坝开裂对其他工矿下坝体应力状态的影响.实例计算得出了比较合理的拱坝优化体形.     

拱坝静力分析的一种简化方法

在拱坝试载法和拱梁模态法的基础上提出了一种更为简便、高效的供坝静力分析方法。其基本思想是以拱梁交点变位协调条件建立协调方程，并以矩形和三角形荷载分布作为荷载基向量进行坐标交换，使方程自由度数大为降低；通过求解线性矛盾方程组，得到最终结果。根据以上方法编制了适用于一般微机的拱坝静力分析程序，得到了比较满意的结果。该方法为拱坝方案比及优化设计提供了切实可行的途径。     

高拱坝失效故障树模型与失效概率

研究高拱坝洪水、地震、山体滑坡等外载荷,坝身混凝土、坝基岩石材料强度弱化等的随机性,以及评价准则的模糊性;分析了高拱坝分别基于强度理论和稳定理论确定性评价方法的不足,提出应该利用模糊数学方法解决具有随机性、模糊性的高拱坝安全评价问题;建立了基于结构可靠度理论的高拱坝失效概率故障树模型并给出了具体算例.     

改进的拱坝等效应力分析方法

对有限元内力法求解拱坝等效应力分析进行了进一步改进,假定拱、梁方向上的正、剪应力在拱、梁截面上的面单元内呈双线性分布。从而导出根据截面约束内力求解等效节点应力的公式,并在此基础上导出拱梁向应力为直线分布时的上、下游面等效应力的求解方程和主应力求解公式．对典型的圆筒拱坝用本文方法进行应力分析。得出的拱及梁向应力结果与试载法分析结果基本一致,表明用本文分析方法得出的应力结果可以按现行的拱坝设计规范规定的应力标准评价拱坝坝体安全度．     

Additional Vogt Coefficients and Improved Trial Load Method for Arch Dams

In recent years, the perceivable difference in observed and computed deflections for arch dams suggests the necessity to consider the side-load action of the hydrostatic pressure on reservoir basin(HPRB). In this paper, two additional Vogt coefficients with regard to the normal and angular deflections of arch dam foundation due to the action of HPRB are firstly elaborated, then an algorithm of the improved trial load method(ITLM) taking into account of conventional(six) and additional(two) Vogt coefficients is implemented. The elastic finite element method is employed as the bench mark in the verification of the improved method, which confirms that a better prediction of dam deflections and their gradient related stresses for arch dams may be provided by the ITLM taking into account of HPRB action.     

RCC Arch Dam Structure on the Taxi River and Water Storage Measure During Construction

IntroductionThe Taxi River Hydraulic Project is located in theShimen Gorge section in the middle section of theTaxi River in Manasi County,Xinjiang UygurAutonomous Region.The gorge is about3 5 0 mlong with a U- shape and is about70 80 m wide atthe bottom.…     

拱坝-无限地基系统非线性地震超载分析

汶川地震的经验表明,高拱坝可能遭受远超其设计烈度的强地震作用.研究拱坝的地震损伤破坏情况,探究其地震超载潜力,对于防止发生严重的地震灾变具有重要意义.在拱坝的动力分析中,采用宏观均质假定基础上考虑混凝土细观非均匀性影响的地震损伤破坏模型,以及基于阻尼溶剂抽取法的拱坝-地基动力相互作用模型以考虑无限地基辐射阻尼的影响,研...     

Research advance in failure risk and local strength failure for high arch dams

To develop national economy and use the water resources and hydropower resources sufficiently,a lot of high arch dams,with the height of more than 200 m,have been and will be built in China.Although arch dams have good mechanical behavior,there is still failure possibility due to the huge water pressure and high stress level in dam,complex topographic and geologic conditions,formidable environment and high intensity earthquake.As one of the three main aspects concerning the safety of high arch dam,the study on global destruction,has been elaborated in the literatures,and research advance in the other two aspects,namely the failure risk and local damage of high arch dams,will be reviewed in this paper.In recent years,the failure risk of high arch dams has been investigated,and the model for identifying dam failure risk factors has been established.It is shown that the foundation deterioration and strong earthquake are the major risk sources for high dam failure.With the fault tree method,the failure mode and failure probability of high arch dams are studied,and the principle for determining failure mode and the method of calculating failure probability are proposed.Meanwhile,the determination principle of acceptable risk standard for high arch dam was proposed,and the acceptable risk rate and the acceptable standard value of various risk losses were given.For the local damage of arch dam,it is pointed out that the local damage belongs to the strength failure at material level.The study on local failure mechanism of arch dam is reviewed,based on the theories that from traditional strength theory to damage mechanics and meso-mechanics theory.Aiming at the cracking,the main pattern of local failure of high concrete dam,the research advances in the analysis methods and cracking criteria for smeared crack model and discrete crack model are summarized,and the research findings of preventive measures for local failure are shown.