沙牌碾压混凝土拱坝诱导缝开裂研究

根据碾压混凝土拱坝诱导缝构造特点,分别将矩形诱导缝简化为穿透形裂缝和深埋椭圆形裂缝,假定为I型开裂;考虑相邻裂缝的影响．采用虚拟裂缝模型和线弹性断裂力学相结合的方法,建立了诱导缝失稳扩展时的亚临界扩展量和等效应力强度因子的解析表达式．结合碾压混凝土的试验断裂参数,计算了沙牌碾压混凝土拱坝诱导缝的等效强度,并将此结果应用到三维非线性应力场仿真分析中,对沙牌拱坝进行了开裂计算分析．计算结果表明,等效强度可以作为诱导缝的开裂准则．     

“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…     

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。     

沙牌碾压混凝土拱坝温度场仿真计算

在条件并层、接缝单元、分区异步长等仿真分析理论的基础上,进一步研究了网格自动生成与并层问题、单元形状问题、接力计算问题、合理时间步长问题、边界初始温度赋值问题及提前蓄水时温度边界的处理问题等等;并以沙牌碾压混凝土拱坝施工过程温度场仿真分析工程实例,证明其结论可供设计人员参考。     

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.     

堆石混凝土高拱坝施工期温度应力仿真分析

为研究堆石混凝土高拱坝施工期温度场和应力场的分布特点,并探究堆石混凝土在高拱坝上的适用性,本文运用数值仿真及顺序耦合法,综合考虑堆石混凝土弹模变化、堆石混凝土入仓温度、环境气候变化等因素,对不同温控措施的堆石混凝土高拱坝进行施工期全过程仿真计算。对比分析不同温控措施下高拱坝施工期的温度场和应力场,结果表明：不同温控工况下,坝体温度场和应力场的分布规律基本一致,施工期温度应力与混凝土入仓温度相关,运行期坝体应力随环境气温变化;应力线性化后最大拉应力分别为1.68 MPa、1.60 MPa、1.48 MPa。因此,堆石混凝土运用于高拱坝时,在分缝浇筑的情况下,仅需采取简单温控措施即可满足温度防裂要求。     

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.     

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     

整体碾压混凝土拱坝工艺及温度场仿真计算

选用了整体碾压混凝土（ＲＣＣ）拱坝的可行施工工艺，提供了混凝土坝施工期到运行期温度场的仿真计算方法和温度信息处理方法。利用我国某碾压混凝土坝的现场实测结果，对温度计算值及变化进行了验证，结果良好。数值计算用来预测我国拟建的某碾压混凝土拱坝从施工开始到长时间运行的仿真温度变化。仿真计算表明工艺对施工期温度变化影响大，对由施工末期到运行期温降值也影响较大。根据温度场的变化规律选择了碾压混凝土拱坝合理的施工工艺。     

石门子碾压混凝土拱坝温度场实测与仿真计算

碾压混凝土坝的非稳定温度场是进行仿真应力计算和设计的基础。根据理论分析和数值计算 ,分析各热学参数和非热学参数对非稳定温度场的影响。通过对石门子工程(在建 )进行工程实际监测 ,取得了一些高程测点实测温度变化过程 ,并与仿真计算结果相比较。为模拟混凝土中粉煤灰后期放热 ,提出双 e曲线模型 ,使仿真计算结果更符合实际。按所提出的方法进行非稳定温度场的计算预测 ,从而对大坝后期浇筑作指导 ,具有较好的工程应用价值。     

含灌浆横缝碾压混凝土拱坝仿真应力和双轴强度判别

由于施工过程逐层浇注混凝土，自重和温度荷载同时加载，都存在徐变效应。作者提 供了累计温度和自重的徐变应力计算方法和程序，结合碾压混凝土（ＲＣＣ）拱坝工程提供了施工 期仿真应力特点。用简化弹性应力计算施工末期坝体温度下降到运行期坝体稳定变温场受河 床及两岸基础和自身相对变形的约束应力，并和水压应力叠加取得运行期碾压混凝土拱坝仿 真应力，施工期和运行期仿真应力形成最终组合应力。文中提供的混凝土双轴强度判别为应用 仿真应力进行设计提供了条件，仿真计算为碾压混凝土拱坝设计和工程实践提供了可靠依据。     

运用概率神经网络对混凝土拱坝进行损伤位置的识别

大型水利工程的灾难性事故多由大坝的微小裂缝发展而成,在运行期间对混凝土坝的裂缝进行监测十分重要.提出了基于振动测试数据用概率神经网络对混凝土拱坝进行损伤检测,并针对一混凝土拱坝进行损伤识别的数值模拟分析,结果表明基于振动测试数据利用概率神经网络识别混凝土拱坝的损伤位置是可行的.     

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。     

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。