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。     

碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度双参数断裂模型

对两种尺寸碾压混凝土三点弯曲梁进行了断裂试验,获得了荷载和裂缝口张开位移P-M全曲线及荷载和加载点位移P-δ全曲线,分析了碾压混凝土的断裂参数、临界有效裂缝长度和临界裂缝尖端张开位移等一系列空白参数.运用双K和双G断裂理论,分别建立了碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度的非线性断裂模型和断裂能量分析模型,从非线性应力场和能量释放率角度明确了诱导缝的起裂、稳定扩展和失稳扩展的计算方法,对两种模型计算结果进行了相互比较,并用有限元和沙牌拱坝的工程实际观测值验证了模型的可靠性.给出了拱坝诱导缝的最佳布置间距、设置位置等.实践证明,该模型可提高碾压混凝土拱坝诱导缝的设计水平,且具有工程实用价值.     

碾压混凝土拱坝双向间隔诱导缝等效强度研究

通过对碾压混凝土试件断裂韧度分析，得到了碾压混凝土断裂韧度的尺寸效应规律，将该规律运用到双向间隔诱导缝等效强度计算公式中，得到与缝短边边长α及比例常数k有关的双向间隔诱导缝等效强度计算公式．该公式计算简单，且反映了相同面积折减率下双向间隔诱导缝等效强度随尺寸变化规律．同时，发现诱导缝等效强度随着混凝土强度等级的提高而增大，但诱导缝所在断面强度剩余率却随着混凝土强度等级提高及缝短边边长增加而减小．并为碾压混凝土拱坝中诱导缝的设计提出了建议．     

“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…     

含诱导缝坝体的非线性断裂力学分析

按混凝土材料开裂的非线性特性,用线弹性断裂力学与虚拟裂缝模型相结合的非线性方法,对含诱导缝坝体进行了分析计算;并以某碾压混凝土拱坝为例,对计算模型进行比较,对诱导缝的作用进行分析。分析表明,该非线性计算模型对于分析含诱导缝坝体的应力以及诱导缝的作用比常规线弹性方法更为合理。     

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。     

温度荷载作用下拱坝裂缝的断裂力学分析方法

混凝土拱坝或碾压混凝土拱坝,无论在施工期和运行期,温度荷载都是引起坝体开裂及裂缝扩展的重要原因.对坝体裂缝扩展的分析计算,用断裂力学的理论和方法较为适宜.文章提出了用DL08P2程序计算在温度荷载作用下拱坝裂缝的断裂力学计算方法.并以实际工程算例说明了其应用.     

碾压混凝土非穿透诱导缝等效强度试验研究

根据实际拱坝中设置非穿透诱导缝的方式,在碾压混凝土轴拉试件中埋设不同的非穿透诱导片以模拟各种不同非穿透诱导缝的情况,得到尺寸、面积折减率或诱导片布置方式不同时碾压混凝土非穿透诱导缝的等效强度,通过对等效强度试验结果进行分析,得到诱导缝等效强度及相对抗拉强度对于不同诱导缝情况的变化规律.进一步分析,得到非穿透诱导缝等效强度随试件尺寸的增加而减小、诱导缝由一片改为多片时,有利于降低等效强度及相对抗拉强度.分析试件(1-feq/ft)/s的规律得出随着面积折减率s的减小,截面的抗拉能力比抗压能力相对下降缓慢.     

碾压混凝土断裂试验分析与静动态断裂韧度关系研究

碾压混凝土开裂破坏是一个＂损伤——开裂——裂缝扩展——断裂失稳＂动态演变过程,为摸清其损伤断裂理与规,本文完成了12根实际坝体材料碾压混凝土三点弯曲梁试验,分析了强度等级、缝高比对碾压混凝土断裂特性影响.以材料静态断裂试验为础,通过研究声发射信号参量与动态荷载下裂缝扩展关系,到了动静态断裂韧度转化关系.最后利用有限元对武都重力坝裂缝在地震作用下开裂破坏进行分析,为实际坝体混凝土裂缝安全评价提供科学依据.     

碾压混凝土拱坝施工期温度荷载的计算方法

温度荷载是碾压混凝土拱坝施工期引起坝体开裂及裂缝扩展的重要原因.文章分别介绍了美国垦务局公式和<规范>公式计算碾压混凝土拱坝温度荷载的方法,并与运用温度场仿真计算与反分析相结合的方法进行对比,得出后面的方法有更大的优越性.     

考虑温度影响的大体积混凝土应力场分析方法

在大体积混凝土应力场计算中,混凝土的弹性模量和徐变变形都与温度有关,温度场应力场存在耦合现象.根据温度损伤和温度对徐变的影响,建立了考虑温度影响的混凝土弹性模量表达式和徐变应变计算的递推公式.应用粘弹性与损伤耦合和正交各向异性损伤理论,描述了混凝土在高应力水平下的非线性徐变特性和由于微裂缝扩展引起的刚度退化与应变软化,建立了考虑温度影响的大体积混凝土结构应力场分析的有限元表达式.将这一结果应用于沙牌拱坝应力场计算中,考虑温度影响后,发现坝体局部应力可能出现恶化,对开裂控制不利.     

含横缝碾压混凝土拱坝的变形和应力重分布

研究含横缝碾压混凝土拱坝工作状态。含横缝碾压混凝土拱坝未灌浆前若出现洪水强迫蓄水，横缝或诱导缝在施工末期（汛前）灌浆，由于蓄水后坝体进一步降温重新拉开灌浆缝都会破坏拱坝整体性。当缝宽不大时（＜０．５ｍｍ），在水压自重作用下梁向变位加大，可将部分拱重新压紧，形成应力重新分布。作者用体积向量提高简化计算中缝的变形场精度。坝踵水平裂缝出现后，拱作用逐渐加大，梁向大变位和接触形成新拱可使水平裂缝停止扩展。     

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。     

碾压混凝土拱坝诱导缝断裂特性研究

通过数值计算分析了诱导缝的断裂特性;以实际工程为例,用断裂力学方法模拟了诱导缝的开裂过程,并对诱导缝的作用进行了探讨.结果表明:诱导缝开裂特性与诱导缝的位置、形式、两侧约束距离及相邻缝端的影响等因素有关;在诱导缝的开裂过程中,坝体应力有所降低,特别是诱导缝完全开裂时,应力下降非常明显;诱导缝设置可以首次开裂条件作为判别依据;为减少施工工序、提高施工效率,可在保证始终满足诱导缝开裂判别式的前提下适当加大中部诱导板的缝间距.     

柔性拱和软弱地基上的碾压混凝土拱坝

为改善软弱基础上修建碾压混凝土拱坝的结构设计 ,通过对水压和温度荷载作用下坝体的应力和位移分析 ,提出了适应软弱基础拱坝变位大但应力不恶化的“柔性拱”及简易止裂措施 ,已用于修建新疆石门子碾压混凝土拱坝。坝体设人工短缝加大拱的变位 ,可消减水压和温度作用下的拉应力集中 ;扩大拱座降低坝肩软弱岩面上的压应力和剪应力 ,拱座考虑侧约束减少拱座在水压作用下的变位 ,也增加坝肩绕渗途径     

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.     

分缝拱坝的地震响应分析

采用非线性有限元法研究了带有横缝的拱坝在Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ波地震作用下的响应。研究中认为坝体混凝土是线弹性体，对于横缝模拟了其连续，张开，闭合，相对滑移以及初始压力等多种受力状态。用有限元和半无限元相结合求解拱坝与库水的动力相互作用问题，算例给出了拱坝关键部位的应力和位移响应，考虑了不同水位，初始压力，抗拉强度等因素的影响，并与相应的线弹性情况的结果进行比较，最后通过综合分析对带有横缝拱坝的地震响     

坝后背管与拱坝共同工作的有限元分析

本文给出用以分析拱坝及其背管共同工作的计算模型.在背管与坝体之间布置夹层单元以模拟施工的薄弱面,并根据施工程序分级加载,对结构进行非线性分析.它可以分析背管对坝体应力分布的影响,还能给出背管与坝体之间接缝处和背管本身的应力状态.通过对李家峡工程的计算,分析了这种结构的工作情况,并得出一些有意义的结论.     

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