“高碾压混凝土拱坝应力应变全过程仿真计算研究”通过验收

位于四川省的 1 32 m的沙牌水电站是目前世界上最高的碾压混凝土拱坝 ,其应力应变全过程仿真计算研究由我校土木建筑学院完成 ,现已通过验收 .这项国家“九五”攻关子课题经过科研人员 3a的努力 ,建立了碾压混凝土的损伤破坏本构关系 ,对碾压混凝土的非线性徐变理论进行了研究 ,在此基础上编制了碾压混凝土应力应变全过程非线性有限元仿真分析程序 ,分析了沙牌碾压混凝土拱坝的分缝设置与材料特性对大坝施工期与运行期应力状态的影响 .利用仿真分析成果 ,选择了最优的分缝组合形式 ,得到了坝体及诱导缝在施工期及运行期的开裂部位和开裂时间…     

高碾压混凝土坝温度应力研究

根据碾压混凝土坝薄层浇筑、快速施工的特点，用三维有限元浮动网格法计算程序，对高碾压混凝土坝温度场和温度应力进行了仿真计算；揭示了不同横缝间距的坝体施工期温度场、温度应力和坝体最大温降应力的变化规律。该项研究对碾压混凝土坝设计具有参考价值。     

碾压混凝土拱坝蓄水期温度场及温度应力计算

蓄水期是大坝运行的一个特殊阶段，该阶段的温度场和应力场不同于施工期，也不同于正常运行期，计算相对比较复杂.在实际工程中，蓄水阶段是坝体开裂的敏感阶段，且国内有一些碾压混凝土坝就是在蓄水期开裂.本文就碾压混凝土拱坝蓄水期的温度场和应力场分析计算的原理和方法进行了讨论.     

碾压混凝土重力坝的渗流特性

根据室内外碾压混凝土的渗流试验结果，系统地分析了碾压混凝土及碾压混凝土坝的渗流特性，导出了有关碾压混凝土渗流分析的理论算式及有限元分析模型，结合三峡工程的具体情况，指出了碾压混凝土坝设计和施工的关键是保证防渗及排水等渗控措施的效果及稳定性，在满足应力和稳定的前提下可放松的对碾压混凝土层面处理的要求。     

沙牌碾压混凝土拱坝损伤开裂分析

碾压混凝土拱坝的温度裂缝与一般混凝土坝的温度裂缝有本质区别。为了有效控制坝体开裂,要求分缝设计与应力场仿真分析密切结合。因此 进行了沙牌碾压混凝土拱坝三维非线性应力场的全过程仿真分析,在此基础上对拱坝在不同分缝情况下的损伤开裂行为进行了研究。计算中考虑了温度荷载、自重、静水压力、混凝土徐变和自生体积变形等情况。通过计算分析得出了沙牌碾压混凝土拱坝的开裂规律,为沙牌碾压混凝土拱坝的分缝设计提供了依据。     

碾压混凝土坝的温度应力

对碾压混凝土坝施工期非稳定温度场和应力场进行仿真分析，对空间域用有限单元法离散，在时间域用有限差分法计算，分析与计算中，考虑混凝土徐变对温度应力的影响，一典型工程的计算结果表明：环境温度对碾压混凝土坝的最高温升有明显影响，大体积混凝土结构的温度下降到年平均温度需要一个很长的时间过程，混凝土表面的早期裂缝通常在后期闭合，而内部裂缝往往在施工结束几年后发生。因此，混凝土坝后期温度应力是温控设计必须考虑     

碾压混凝土工拱坝诱导缝断裂特性研究

为了防止碾压混凝土坝出现无规则裂缝，通常采用在碾压混凝土坝体特别是在碾压混凝土拱坝的内部设置诱导缝，通过对带有穿透形预留缝的碾压混凝土试件和内含椭圆形预留缝、内含矩形预留缝的碾压混凝土试件的轴拉试验和分析得出了关于内含非穿透椭圆形预留缝碾压混凝土试件和内含非穿透矩形预留缝碾压混凝土试件的应力强度因子的计算公式并进行了修正，取得了较好的结果。     

碾压混凝土坝碾压层厚对层间面特性影响研究

碾压混凝土坝由于施工工艺等原因存在层间面软弱面,而这些软弱面对坝体的应力分布和位移会产生一定的影响.结合乌弄龙碾压混凝土坝,通过有限元软件建立不同碾压层厚(30、50、70cm)大坝模型,研究了碾压层厚度对大坝应力、位移分布的影响.为了更好地对比分析碾压层厚度对层间面特性的影响,对模型施加相同材料参数、边界条件和外界荷载,然后对不同碾压层厚坝体的应力和位移大小分布进行对比分析,进而得出碾压层厚对坝体层间面特性的影响,从而为碾压混凝土坝的设计、施工提供一定的理论依据.     

缺口导流期碾压混凝土坝智能通水温控

碾压混凝土坝在施工汛期采用的坝体预留缺口与导流洞联合导流方式是一种具有经济性和高效率的施工组织形式，但在炎热气候下碾压混凝土坝预留缺口导流对大坝温度和应力影响较大，坝体导流缺口温控难度大、开裂风险高。该文依托东非装机容量最大的水电项目坦桑尼亚Julius Nyerere水电站，首先采用三维有限元法对不同通水冷却方案工况下的坝体温度场和应力场演化特性开展模拟研究，提出过水温控策略；其次提出智能通水温控方法，研发成套的联控系统，实现大坝混凝土温度演化控制；最后成功在过水前使大坝混凝土温度降低至目标温度，汛后检查中未发现温度裂缝。该研究成果对指导碾压混凝土坝安全度汛具有重要意义，可供同类工程参考。     

碾压混凝土重力坝温度场与温度徐变应力仿真分析

结合百色碾压混凝土坝的工程实际情况，采用三维有限元浮动网格法对该坝施工期和运行期温度场、温度徐变应力进行了仿真计算。计算中考虑了混凝土热力学参数随龄期变化、坝体分层浇筑过程及自重、水压力对温度应力的影响。仿真结果给出了温度场、温度应力分布及其随时间变化规律，为碾压混凝土重力坝的设计和施工中的温控提供了参考依据。     

整体式碾压混凝土重力坝温度应力规律研究

通过三四空间在限元电算分析，研究整体式碾压混凝土坝温度应力的分布规律，并着重讨 论河谷形状对温度应力的影响。     

快速施工条件下基于变形法的混凝土坝应力分析

为提高混凝土坝的施工速度,可以采用厚浇筑层和短间歇期的快速施工方法。基于中国西南某大型碾压混凝土重力坝的快速施工过程,根据其施工期和初运行期的实测应变,采用变形法计算了混凝土应力,成果较好地反映了快速施工条件下混凝土坝施工期和初运行期的应力发展过程,对类似工程的施工有一定的参考价值。     

碾压混凝土的动态力学特性分析及损伤演化本构模型建立

为了深入认识碾压混凝土的动态力学特性,参考实际水工混凝土大坝工程制备试样,借助改进的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置测定碾压混凝土的动态性能,得到不同级配碾压混凝土试样在动态冲击荷载下(应变率为25～80s-1)的应力-应变曲线,分析其强度和变形特性、破坏形态和吸能特性,并建立基于Weibull分布的损伤演化本构模型。研究结果表明:碾压混凝土强度较低,加载过程中应力发展不充分,其应力-应变曲线呈现1个明显的平台阶段;碾压混凝土的峰值应力、峰值应变、单位体积吸能率均随加载应变率的提高而增大,并满足二次多项式关系;建立的统计损伤演化模型可以有效地描述碾压混凝土在动态冲击荷载下的力学行为,理论结果与实验结果吻合较好。     

观音岩碾压混凝土重力坝动力分析

在VII度设防烈度下,按《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073—2000)的标准和方法对观音岩碾压混凝土重力坝泄水坝段进行三维有限元动力计算。分析其地震动力响应,泄水坝段坝趾、坝踵及进水口、泄水口的应力、应变状况。计算结果表明,坝体满足抗震设防要求,是安全可靠的。     

高温季节碾压混凝土坝强约束区温控防裂方案研究

我国西南地区高温季节持续较长,碾压混凝土坝面临施工期温度裂缝的威胁．基于碾压混凝土坝施工期开裂机理,结合某大型碾压混凝土重力坝强约束区高温季节的施工,采用有限元仿真算法模拟了不同昼夜温差条件下的混凝土温度场和应力场发展过程,根据计算结果对表面保温和水管冷却过程中的具体参数进行优化,成果对同类工程具有参考价值．     

碾压混凝土拱坝坝体应力的简化计算

碾压混凝土坝受施工条件影响常在混凝土碾压层间出现结合面夹层（缺陷），影响坝体变形及内应力分布。混凝土夹层强度较低，形成结构破坏控制面。为了了解层状体的内应力分布，用位移等效原则把层状体结构转换为横观各向同性体进行位移和应力计算，根据结算的宏观位移场再进一步进行局部夹层应力计算，由此得到精度高，方法简单，工作量大大减少的碾压混凝土（成层）结构的应力简化的计算方法。研究还发现碾压混凝土结构（成层材料）存在边界局部应力集中效应，需另行采取结构改进措施。     

碾压混凝土坝渗流对温度应力的影响

编制了渗流场、温度场、温度应力三个三维有限元程序，分析了碾压混凝土坝渗流对温度场及温度应力的影响，并考虑到了碾压混凝土坝上游面设有防渗面板、排水孔、及水平渗透系数和竖直向渗透系数的不同。     

考虑昼夜温差的碾压混凝土坝温度场仿真分析

采用碾压混凝土坝温度场和温度应力仿真计算程序RCTS,针对某碾压混凝土重力坝的结构设计和布置特点,严格模拟碾压混凝土实际浇筑过程,对施工期不考虑昼夜温差、考虑不同的昼夜温差、坝体表面保温等情况进行温度仿真计算,并且将仿真计算结果进行了比较分析.结果表明,施工期昼夜温差对碾压混凝土表面,特别是施工期长间歇面温度影响比较大,考虑昼夜温差的计算结果更加符合实际边界条件,不考虑昼夜温差的计算结果是偏于不安全的.     

钢筋混凝土柱壳的非线性分析

混凝土受拉开裂及多向压力作用下混凝土的非线性应力－应变关系是产生钢筋混凝土结构非线性反应的两个主要原因，据此建立混凝土破坏的一般准则，用这些准则建立非线性有限元分析的应力－应变增量关系，对于钢筋混凝土构件的有限元分析，文中介绍的方法可以直接考虑钢筋的作用，钢筋和混凝土两种不同材料的应力－应变关系可以分别考虑，便于有限元计算程序的编制。     

寒潮引起的碾压混凝土坝温度应力计算

用三维有限元仿真分析方法, 研究了寒潮引起的碾压混凝土坝温度应力的分布规律, 并提出了避免产生表面裂缝的保护标准以及适宜的保护措施。该研究对碾压混凝土坝的工程施工具有实际参考价值。