周边缝拱坝的有限单元法分析

本文用平面有限元法来分析周边缝拱坝,将坝体与垫座作为一个整体来考虑,不仅能计算坝体应力,反映坝体与垫座之间的相互作用,而且能计算出底缝的应力分布状态。本文分四个部分,第一部分讨论了平面有限单元法计算拱坝的方法,提出了平面拱坝单元的新概念,并推导了其单元刚度矩阵,在这部分结尾时有算例与拱冠梁法的结果比较。第二部分讨论和分析了底缝单元的单元刚度矩阵及有关参数的确定,以及用来分析周边缝拱坝的计算步骤。第三部分是算例与实验成果的比较。第四部分是小结及对成果的分析。     

冰冻帷幕对高拱坝工作性态的影响

采用三维有限单元法对奥地利Ｋｏｌｎｂｒｅｉｎ拱坝用冰冻法处理坝踵开裂区及防渗帷幕后再蓄水时的工作性态进行了研究．研究认为，当坝体及地基为线弹性材料，计及库水压力、拱坝自重和冰冻温度荷载．得出了人工冻结是该坝处理后再次蓄水时坝踵又发生新开裂的诱导因素的结论     

冰冻帷幕对高拱坝工作状态的影响

采用三维有限单元法对奥地利Ｋｏｌｎｂｒｅｉｎ拱坝用冰冻法处理坝踵开裂区及渗帷幕后再蓄水时的工作性态进行了研究。研究认为，当坝体及地基为线弹性材料，计及库水压力，拱坝自重和冰冻温度荷载，得出了人工冻结是该坝处理后再次蓄水时坝踵又发生新开裂的诱导因素的结论。     

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。     

底缝对拱坝工作性态的影响

结合一试验拱坝数值方法研究了底缝对拱坝的非线性影响,坝体、坝基和接缝均考虑了材料的弹塑性,坝体,地基处理用Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ准则模拟,接缝材料用Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ准则模拟,模拟了接缝的滑移、开裂等非线性行为,计算结果和试验值一致性较好。     

Nam Ngum5水电站分缝重力拱坝地震响应分析

针对老挝在建的Nam Ngum5水电站重力拱坝,利用基于ABAQUS平台的非线性指数型动接触模型和混凝土塑性损伤本构模型,研究了该重力拱坝在地震荷载作用下横缝的张开、闭合和滑移的非线性动力特性以及坝体的动力响应.计算结果表明:横缝张开使得大坝的坝踵主拉应力大幅增加至3.0MPa;考虑诱导短缝时,坝体整体性下降,刚度减弱,坝顶顺河向动位移响应有一定幅度的提高,同时横缝的开度也有所增加,但诱导短缝对坝体应力的影响较小;大坝能承受的最大峰值加速度为0.40g,大坝可能的破坏模式为从横缝底端与岸坡交界面处起裂,损伤部位逐渐向坝踵以及左岸坝肩、右岸坝肩延伸.     

横缝间隙对拱坝应力状态的影响分析

考虑拱坝分期施工过程,采用常刚度加速迭代算法研究了横缝间隙对小湾拱坝应力状态的影响．对灌浆后横缝没有间隙和存在0．5mm的间隙两种情况进行的对比计算和分析结果表明,横缝间隙的存在对坝体应力分布规律的影响不大,但对应力的大小有较大影响,即坝体上游面拉应力大小和拱冠梁底部拉应力范围均有明显增大．     

基于FLAC3D的万家口子高拱坝整体稳定安全度研究

采用三维快速拉格朗日法软件FLAC3D对万家口子高碾压混凝土拱坝坝基加固处理方案进行坝体-坝基变形、应力分析.采用超载法研究大坝及坝基的渐进破坏过程和可能的失稳模式.研究结果表明坝体-坝基变形、应力满足规范要求,系统整体安全度为4.0,基本满足设计要求.极限承载力由坝踵处的Ⅳ类岩体、左岸坝肩不整合面和节理群的强度共同控制.     

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。     

井冈冲砌石双曲拱坝设计与研究

井冈冲砌石双曲拱坝为多心圆弧双曲拱坝.拱坝最大坝高92ｍ，厚高比0.261，最大拱圈中心角99.9°，最大拱圈半径160ｍ.采用ADCAD进行体型优化.拱坝结构分析表明：拱坝应力满足规范要求，拱坝超载能力不大.该拱坝拱座稳定的安全余度很小，为此采取在坝肩设置排水洞和加强观测的设计措施.坝体上游面设混凝土防渗面板、下游面设浆砌条石、中部为细石混凝土砌毛石.该砌石拱坝坝体每隔72ｍ设一条灌浆横缝，上游混凝土防渗面板沿坝轴线每隔18ｍ设0.8ｍ宽的宽缝，水泥灌浆和膨胀混凝土回填于低温季节进行.对石料场岩石进行了隐节理、铁锈面对强度的影响试验和现场大型砌体现场试验，试验研究表明，选定石料场的石料不宜上坝.经设计和试验研究，拱坝两个坝身表孔采用窄缝式消能工.     

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．     

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.     

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。     

重力坝纵缝非连续接触地震反应分析

采用非线性动力时程分析方法,通过超载响应分析,初步研究了设纵缝重力坝的抗震能力.运用弥散裂缝模型模拟混凝土在强震下的开裂行为,采用基于罚函数法的接触模型模拟纵缝在动力荷载下的力学行为.对比不设纵缝的计算模型,结果表明纵缝改变了坝体应力分布,降低了坝体的抗震能力.通过对开裂比和抗滑安全系数的分析,判定该设纵缝重力坝段的极限抗震能力为0.6g.     

周边缝拱坝应力的弹性有限条元分析

本文应用壳体理论和有限条元法解周边缝拱坝的坝体变位与应力，导得坝体条元的刚度矩阵及等效结线荷载，编制了计算机程序和计算实例。     

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．     

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.     

拱坝横缝配筋动力响应的模型试验和计算分析

配置横向跨缝钢筋后,拱坝在动力荷载下的非线性响应是高拱坝领域的一个重要课题。该文在采用脆性材料制作的带横缝配筋拱坝模型的基础上,通过振动台模型试验研究了带横缝拱坝在谐波和地震波作用下的动力响应,并运用改进的拱坝非线性分析有限元程序ADAP-88(增加配筋数值模型)进行计算比较。试验结果验证了横向配筋数值分析模型的正确性,揭示出带横缝拱坝在地震荷载作用下的一些反应规律,包括配置跨缝钢筋可明显减小强震作用下横缝的张开度,防止止水遭到破坏,并明显提高拱坝的整体性。