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.     

考虑橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。本文结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用粘弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明：横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

考虑横缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用黏弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明:横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

特高拱坝不良接缝灌区接缝灌浆施工工艺探讨——以锦屏一级水电站305m高拱坝接缝灌浆为例

接缝灌浆实施过程中，受坝体结构、接缝灌浆系统安装工艺及施工组织管理等诸多因素影响，部分接缝灌浆区存在质量缺陷，给接缝灌浆施工带来一定影响。以雅砻江锦屏一级水电站305m级特高拱坝为例，从特高拱坝接缝灌浆施工中所遇到的一些不良接缝灌浆区接缝灌浆施工难点进行了分析，并对一些行之有效的施工原则、施工工艺进行了总结与探讨。     

梅花试验拱坝破坏的数值模拟

用非线性有限元方法对福建梅花周边缝试验拱坝的破坏进行了数值模拟，用超载法对其安全度和破坏形式进行了分析研究，得到了与实际情况较一致的破坏形式.研究表明：梅花拱坝实际允许水深只有20.8m，溃坝前其一直处于超载状态；梅花坝在水荷载作用下，有向上的变形趋势，水深加大时，坝体上抬趋势增大，温升作用增加了上抬值，这种上抬对周边缝拱坝的整体稳定是不利的.破坏时先是周边缝下部拉坏和剪坏，然后拱坝中部出现压剪破坏和坝肩发生剪切破坏，最终在库水作用下左、右坝体发生沿缝面的滑移和转动破坏.     

灌浆横缝在砌石拱坝中的应用

砌石拱坝坝体采用灌浆横缝，防渗面板设宽缝，避免坝体预留宽缝而造成的施工困难.低气温期间坝体横缝进行接缝灌浆，防渗面板进行宽缝膨胀混凝土回填，使拱坝封拱质量有了保证，确保了拱坝结构的整体受力，大坝获得良好防渗效果.     

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。     

裂缝影响下碾压混凝土拱坝整体安全度评价

以某碾压混凝土双曲拱坝为例,采用薄层单元模拟该坝拱冠梁处径向贯穿性裂缝,建立三维有限元仿真模型并进行非线性分析,研究有无裂缝2种情况下坝体的变位和应力状态,以及超载情况下拱坝-地基系统各部位的屈服情况,综合评价裂缝对该拱坝整体安全度的影响.研究结果表明:各计算工况下,裂缝对坝体应力和位移的整体分布规律影响较小,2种模型下坝体的应力场和位移场基本相同,但有缝时裂缝端部附近会出现较为明显的应力集中现象,应采取加固措施以防止裂缝进一步扩展;超载时,2种模型下拱坝-地基系统各部位的屈服情况基本相同,坝体材料按照线弹性分析时,2种模型超载整体安全度均为6.0左右,按照弹塑性分析时,整体安全度均为4.0左右.该拱坝径向贯穿性裂缝对拱坝-地基系统整体安全度无显著影响.     

带横缝拱坝的抗震可靠度计算

对带横缝拱坝的抗震可靠度进行了研究，将坝体的最大主拉应力作为结构的效应，结构的抗力取为坝体材料的极限抗拉强度，对不同地震烈度下，无缝线弹性整体拱坝和带横缝的非线性拱坝的可靠度进行了分析计算和比较，将所得成果同基于使用极限状态的可靠度结果进行了比较，得到一些有益的结论。     

防止高拱坝坝踵开裂和屈服的工程措施研究

对防止高拱坝坝踵开裂和屈服的两种常用工程措施周边缝和底缝进行研究．研究中坝体混凝土、缝和坝基材料采用不同的非线性材料模型．结合292m高的小湾拱坝对设缝前后的坝体位移场、应力场、开裂区和屈服区进行分析研究,重点讨论设缝对坝体屈服和开裂的影响．对小湾拱坝的研究结果表明：(a)未设缝时,在坝基附近的垫座内出现较大范围的开裂和屈服;设置周边缝时,垫座内的开裂和屈服明显减少;设置底缝时,坝踵附近的开裂和屈服明显减少,但在设缝两侧,尤其是两侧缝端附近,垫座内的屈服现象比无缝情况时更严重．(b)小湾拱坝设周边缝的效果要优于设底缝,设缝范围可限制在缝面开裂的范围内．     

二维浅水水流的一种新型三角形网格FVM计算格式

将三角形网格良好的边界拟合性能与有限体积法守恒性质好、求解速度快的优点相结合，构造了适用于三角形网格的有限体积计算模式，模式以交替方向隐式(ADI)求解．采用长江三峡工程河段水流资料对模型进行验证计算，将实测值与计算值作了对比，结果令人满意．     

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．     

拱坝的三维非线性有限元分析

本文采用弹塑性——断裂模型描述混凝土和岩石类材料的性态以及开裂、压毁和混合型三种破坏模式。用弹塑性增量有限元法进行拱坝和地基的相互作用分析。加载准则在应变空间中构造。非线性迭代采用本文提出的子增量变K_p法。所编制的NAFA程序,能够进行拱坝的热弹塑性分析和一般材料非线性结构的有限元分析。     

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.     

基于有限元内力法的某拱坝加固培厚方案对比分析

随着使用年限的增长,拱坝不断老化并产生各种病险危害．目前,拱坝的加固培厚成为一种普遍采用的措施,其技术和安全性也逐渐受到关注．针对某拱坝培厚加固有2种方案,即在下游面或者上游面培厚加固,采用有限元内力法计算该坝体及其2种培厚方案坝体应力,结果表明在下游面对坝体加固培厚方案更优,为拱坝加固培厚方案的选择提供依据．通过规范等效应力法和试载法对计算结果复核,验证了计算结果的正确性．     

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。     

拱坝的应力特点和分布规律的研讨

通过东江拱坝等国内外十余座高拱坝在各种荷载及荷载组合下的设计应力特点和对实际运行情况分析，考虑了各种分析方法的合理性，研究了高拱坝应力主要控制部位及其应力状态、特点和分布规律，并根据不同的多轴应力状态提出了拱坝的主要应力控制分区。     

重力坝坝踵的断裂分析

本文用有限元与半平面边界元耦合法计算了坝体坝基应力,又结合边界配置法求出了坝踵应力强度因子。根据混凝土V型切口复合型断裂准则确定了坝踵初裂方向,在此基础上。对裂纹沿坝基的扩展作了计算分析。结果表明,裂纹内的水压力是促使裂纹扩展的重要因素,减小或消除坝基的缝水压力将有助于坝基裂纹的稳定。     

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.