混凝土堆石坝面板变形特性的有限元数值模拟

根据蒲石河凝土面板堆石坝的实际情况建立三维简化模型,运用大型有限元计算分析软件ANSYS进行三维非线性有限元计算,分析了面板堆石坝的应力应变特点.模拟了在不同蓄水位条件下,混凝土面板垂直缝和周边缝的变形过程.建立了混凝土面板和堆石体之间、混凝土面板与面板之间、混凝土面板与趾板之间的接触模型,采用ANSYS提供的接触单元模拟.数值模拟结果表明:在靠近河谷附近,垂直缝为闭合状态;在靠近岸坡附近,垂直缝为张开状态,其最大开度为2 mm,周边缝在河谷附近开度最大,往两岸逐渐减小,最大开度为17.9 mm.有限元数值模拟结果为堆石体施工期变形预留和周边缝、垂直缝的接缝材料选取提供了理论依据.     

堆石流变性对水布垭面板堆石坝性状影响的研究

以水布垭混凝土面板堆石坝为研究对象,采用考虑堆石料流变 性的计算模型进行整体诸,分析堆石料变变形对高面面板堆石坝防渗系统的影响,结果表明,考虑堆石料流变性后,面板应力与接缝位移与常规分析所得结果有较大的差别;堆石流变性使面板坡向压应力增大,拉应力减小,使河谷部位面板轴向压力增大,两岸拉力增加;面板缝在河谷中部压紧缩值半加,两岸部位张开位移增加;周边缝错动位移进一步加大,面板坝设计中应对这些因素加以考虑。     

凸起地形对面板堆石坝面板应力变形特性的影响

依托某建于凸起地形上的面板堆石坝，采用三维非线性有限元分析方法，研究左岸凸起地形及其2种开挖方案对面板堆石坝面板应力变形特性以及接缝变形的影响。通过坝轴向和顺坡向的面板挠度曲线解释了面板拉应力分布规律，提出了面板拉裂风险指标，并对开挖方案进行了效果评价。结果表明：凸起地形对面板应力变形和接缝变形有较大影响，相较于凸起地形完全挖除方案，凸起地形对堆石体和面板具有较强的约束和支撑作用，导致凸起地形处的面板坝轴向位移和挠度减小，拉应力区增大，垂直缝张开数量增多，然而，面板拉应力、垂直缝张开量以及周边缝张开和错动均有所减小；凸起地形上游侧按1∶1.5开挖后，面板变形协调性明显改善，面板拉应力区面积和垂直缝张开数量减少，有效降低了面板拉裂风险。     

黑泉面板坝新型止水结构三维弹塑性分析

利用结构模型试验得到的周边缝止水结构的数值分析模型，对黑泉砂砾石面板坝进行三维弹塑性有限元分析，模拟大坝施工及蓄水过程，预测大坝坝体、面板及各类接缝的应力与位移，并将计算结果与止水结构破坏试验结果以及已建面板坝的接缝观测资源进行了对比，结果表明，坝体、面板的变形和应力符合一般规律，面板缝和周边缝位移在正常范围内，新型止水结构有较好的变形能力。     

复杂地形条件下高面板堆石坝的应力变形特性

运用三维非线性有限元法对某复杂地形条件下高面板堆石坝的应力变形进行预测,重点分析了高陡岸坡和起伏突变的地形边界对分期施工的高面板坝应力变形特性的影响.结果表明:高陡岸坡边界对大坝堆石体的应力变形影响不明显,但对面板应力变形和周边缝的变位影响较大,尤其是高陡斜坡时,对面板有明显的向河床方向的束窄作用,导致该处附近面板呈现较大拉应力区和周边缝基本都呈拉开状态;起伏突变的地形对大坝堆石体的应力变形很不利,应进行相应的技术处理.     

纳子峡砼面板砂砾石坝坝料特性试验研究及工程应用

通过试验对纳子峡砼面板砂砾石坝砂砾石料特性进行了研究分析。确定3B1和3B2料可同区开采,并提出在大坝填筑施工时,3B1和3B2料可不进行区分;同时通过分析碾压试验数据后确定了坝料填筑施工工艺,提出了坝料填筑施工时周边缝的处理方法。     

汶川地震中紫坪铺混凝土面板堆石坝震害分析

汶川地震中,紫坪铺混凝土面板堆石坝坝坡、面板和结构缝均出现一定程度的破坏,大坝发生了整体变形.根据这些震害现象,结合振动台模型试验和数值分析的成果,从坝坡破坏性态、坝顶加速度反应、面板应力与变形、大坝的地震变形和面板缝的破坏形式几方面讨论了面板堆石坝破坏机理和抗震性能.在此基础上,对面板堆石坝抗震设计的着力点和抗震措施提出了建议:在面板堆石坝抗震设计中,高面板堆石坝上部面板在地震中可能出现的高应力区是着重点之一;应该考虑坝体地震永久变形对面板附加应力的影响;应特别注意坝顶区堆石体的稳定,建议选择钉结护面板加固方案,从而提高地震时坝顶区堆石体的整体稳定性.     

西流水面板堆石坝三维流变分析

采用考虑堆石料流变性的分析模型,对西流水混凝土面板堆石坝进行了三维非线性有限元计算,得到了考虑堆石流变性后的坝体、面板及接缝的位移和应力,同时对比分析了堆石料流变性对混凝土面板堆石坝结构性态的影响．结果表明,虽然堆石流变性对大坝工作性态有一定影响,但对西流水面板坝而言,在考虑堆石流变性影响后,其设计方案在技术上仍是可行的．     

河床地形对面板堆石坝应力变形影响分析

河床地形是影响面板堆石坝应力变形特性的重要因素.应用非线性有限元方法,对坝基倾向下游及河床中部存在凸起的某在建面板堆石坝进行研究,得出存在该地形的面板堆石坝的应力变形规律.结果表明:坝基倾向下游地形会扩大坝体向下游位移区域、增大向下游位移数值并使最大沉降位置向下游偏移;同时会使面板靠近趾板附近产生拉应力;河床中部凸起地...     

水布垭混凝土面板堆石坝地震永久变形分析

以水布垭混凝土面板堆石坝为研究对象,采用考虑残余体积应变与残余剪应变的计算模型进行整体永久变形分析,得出了动力变形量及其分布特点,以及永久变形对高面板堆石坝防渗系统的影响。结果表明,在地震作用下高坝上部面板与垫层间的动位移存在相位差,使面板动应力在上部产生明显的变化,需要给予重视;高混凝土面板堆石坝在0.1g峰值加速度地震作用下产生的永久变形,对于300m级高的混凝土堆石坝结构的影响不显著。     

堆石流变对金钟混凝土面板堆石坝应力变形的影响分析

采用三参数流变模型,运用有限元法对金钟面板堆石坝进行三维流变分析,得到了考虑堆石流变后坝体、面板的应力变形.分析研究了堆石流变对混凝土面板堆石坝坝体、面板应力变形特性的影响.结果表明,考虑堆石的流变效应后,坝体变形有所增加,坝内拉应力区域变大,最大拉、压应力值有所增加;面板的挠度和轴向变形都有所增加,面板的拉应力区域和拉应力值也有所增加,而面板压应力区域有所减少,但最大压应力值却有所增加.     

生态加筋土高挡墙长期变形的现场试验分析

为研究生态加筋土高挡墙的长期变形特性,结合高填方支挡工程,采用钢塑土工格栅作为加筋材料,混凝土砌块作为挡墙面板,筋材与面板锚固相连共同受力,进行了生态加筋土高挡墙的现场试验,分析挡墙顶部、中部及墙后填土的垂直和水平位移的长期变形规律。结果表明:工后挡墙顶部最大沉降为3 mm,最大水平位移为44 mm,位于挡墙中部。整个生态加筋土挡墙的变形特征为从墙顶往下呈鼓状膨胀发展,挡墙中部位移发展最大;加筋挡墙中部水平位移速率远大于挡墙顶部,但在工后200 d挡墙中部水平位移已收敛稳定,而挡墙顶部的水平位移在工后200~650 d仍处于动态微量增长中。     

汶川大地震中大坝震害与大坝抗震安全性分析

大坝抗震安全是公共安全的重大问题.深入分析了汶川地震中典型大坝的抗震性能与震害特点,对拱坝、重力坝、闸坝、面板堆石坝、心墙堆石坝等各种型式大坝的抗震特性与大坝抗震安全性进行了论述,阐明了观点,对大坝抗震设计的内容提出了建议.拱坝良好的抗震性能,在于发挥横缝的调节作用,使拱向拉应力得到释放,并具有一定的适应河谷与河岸变形的能力.提高重力坝的抗震能力,关键在于减小头部和坝踵等抗震薄弱部位应力集中的程度,并采取FRP等措施进行加强.闸坝轻型,地震惯性力小,具有较高的抵抗超载作用的潜力.对面板堆石坝来说,提高填筑和压实质量,减小其地震变形有利于改善面板与结构缝的工作条件,增强抗震能力.对心墙堆石坝来说,重要的也在于减小地震变形,特别是采取工程措施限制上部的地震变形,增强心墙的抗裂能力.     

接缝止水失效情况下湿化对面板堆石坝应力变形的影响分析

基于改进的湿化变形计算模型,采用邓肯-张的E-B模型模拟大坝的堆石体,对接缝止水失效情况下堆石体湿化变形对混凝土面板应力和变形的影响进行了研究。研究结果表明,由于堆石料的湿化变形影响,使得坝体整体沉降增加并发生向下游的水平位移,同时使得面板的挠度增大,且面板的压应力增量比较大,对面板的应力变形产生不利影响。因此,对坝体先期进行浸水,使主要的湿化变形在面板浇筑前发生,可以改善面板的应力变形状态。所得结果适用于类似工程的设计和施工。     

考虑温度场的混凝土面板坝应力变形分析

以某混凝土面板堆石坝为例,进行应力场和温度场的耦合计算,分析坝体和面板的应力变形,以及坝体变形对面板的影响.结果显示:坝体的最大水平位移和最大沉降发生在坝体上游面中部;坝体最大主应力发生在坝体底部,且随季节温度升高而增大,坝体最小主应力发生在坝顶防浪墙,坝体内部无拉应力;面板最大拉应力发生在距坝底1/2处,位于正常运行期的库水位以下,混凝土性能易弱化导致面板损毁,所以面板开裂在此处发生的可能性最大.     

老挝南俄3面板堆石坝结构安全和工程措施研究

在建的老挝南俄3面板堆石坝坝高达两百米级,已接近世界第一高面板堆石坝-水布垭面板堆石坝.南俄3大坝堆石料模量较低,后期变形偏大,面板可能存在挤压破坏、拉裂破坏、翘曲脱空等诸多问题,危害大坝安全.设计建设期工程技术人员就面板应力变形安全、坝体-地基摩擦接触效应、面板脱空等技术问题提出了质疑.本文通过三维有限元方法结合工程实践经验对该坝结构安全以及工程措施有效性进行了细致论证,结果表明,采用了设置压性缝、提高低高程部位混凝土标号和配筋率、控制预沉降时间等措施后大坝结构安全是有保证的.本文详细阐述了南俄3大坝结构安全论证过程以及采取工程措施的必要性,研究方法和技术路线可为海外高土石坝工程的设计、计算、建设提供借鉴.     

胶凝面板堆石坝离心模型试验研究

为了解胶凝面板堆石坝在竣工期和蓄水期的工作性态,采用离心模型试验方法对不同胶凝含量下坝体的应力变形进行试验研究,同时与非线形有限元法数值模拟计算进行对比分析.结果表明:随着坝体材料中胶凝含量的增加,坝体沉降和面板挠度在竣工期和蓄水期明显减小,改善了面板的受力条件,可保证防渗体系的正常工作;胶凝含量的增加,提高了坝体的抗剪强度和承载力,设计时坝坡可明显放陡,坝体断面显著缩小,大大节省了筑坝堆石料,并能保证大坝在应力变形和稳定性方面的安全可靠性;离心试验得到的竣工期和蓄水期的坝体应力、位移,面板法向位移与数值计算结果规律基本一致,可为胶凝面板堆石坝的设计提供参考.     

硫酸盐侵蚀后地铁盾构隧道纵缝接头抗弯力学模型

基于地铁盾构隧道混凝土被硫酸盐侵蚀实际工况,建立了能够考虑接缝细部构造、表面混凝土及螺栓等且接缝截面可离散为不同类型受压区的纵缝接头正弯矩力学模型。采用全积分形式进行混凝土本构关系运算,适用分析混凝土被硫酸盐侵蚀后接缝面混凝土压碎、螺栓屈服以及接头极限状态。结合数值计算进行对比分析,两者结果基本一致,验证了力学模型合理性。研究结果表明:正弯矩作用下,混凝土被硫酸盐侵蚀对纵缝接头力学性能的影响主要表现在外表面边缘混凝土接触之后。随着硫酸盐侵蚀时间的增长,纵缝接头极限弯矩不断减少,但减幅较为平均。同时,各变形量最大值也随着侵蚀时间的增长而减小,但减幅各自不同。随着硫酸盐侵蚀厚度的增大,纵缝接头极限弯矩及各变形量最大值均不断减少,且减幅不断增大。     

面板堆石坝运行期沉降值时空预测模型研究

针对面板堆石坝沉降测点空间分布不均的问题,通过引入测点的空间坐标及时间变量,以坝顶及堆石体内部与外部测点的沉降实测资料为依托,根据测点坐标因子与实测沉降值建立的函数关系,推导出面板堆石坝运行期沉降位移的时空预测模型的一般表达式.结合预留测点的实测资料,对其预测值与实测值进行比较分析,验证了时空预测模型的适用性及优越性.对于研究面板堆石坝沉降值的时空分布规律,确定未知点处沉降值提供方便,定量分析大坝的沉降观测资料提供了方法,有效地确保大坝安全运行,对工程具有实际指导意义和推广价值.     

蒲石河抽水蓄能堆石坝施工变形模拟分析

根据实验室实测的堆石料力学参数,采用ANSYS提供的生死单元功能模拟了蒲石河抽水蓄能电站面板堆石坝分层填筑的施工过程。根据计算结果,对大坝的应力变形分布规律进行了分析,坝体最大计算沉降为34．5cm左右,约为坝高的0．46％,坝体最大水平位移约13．46cm;并且提出一种水平位移修正方法来更好地反映不同高程的外涨情况,为堆石坝的施工和面板设计提供依据。