基于双层复形法的重力坝断面优化研究

【目的】进行重力坝断面优化设计的算法研究,为减小重力坝断面面积,优化重力坝体型提供参考。【方法】以复形法为基础,简化了在所有约束条件下寻找可行点的收缩步骤以减少计算次数,然后构造了双层优化结构,即把第1层复形的优化结果作为第2层复形的初始点,再以复形法原理进行优化,最后以某拟建重力坝为实例进行了坝体横断面的优化分析。【结果】优化后的各断面特征参数均满足要求,其断面面积较原设计方案减小了15.97%,坝体体型更瘦,且坝体上、下游应力分布更加合理。【结论】双层复形法较复形法具有更高的稳定性、更快的收敛速度,可适用于大体积、结构复杂的水工结构优化设计。     

深覆盖层对土石坝应力应变的影响

安宁水电站沥青混凝土心墙堆石坝,填筑在厚度高达90多米的深厚覆盖层基础上,地质结构条件复杂,因此研究坝体及深覆盖层的应力变形尤为重要.针对坝体和深厚覆盖层坝基应力应变问题,采用有限元应力变形计算分析方法,研究坝体、坝基覆盖层在竣工期、蓄水期的应力和变形规律.在给定计算参数的前提下,通过有限元应力变形计算分析,进行验证结果表明,坝体、覆盖层的应力、变形特征符合一般规律.     

小湾河水库混凝土重力坝设计

小湾河水库主要任务是向西川、王窑等农村供水,在平水或丰水年兼顾灌溉。水库总库容227万m3,最大坝高44 m,本工程规模为Ⅳ等小⑴型。水库挡水坝采用混凝土重力坝,设计中主要是确定坝顶高程、坝体结构。坝体设有溢流表孔及排沙底孔,为水库的主要泄洪建筑物。设计过程中,对溢流表孔及排沙底孔堰顶形式及泄流能力进行了计算,确定水库泄洪运行方式。     

基于等效应力法的不同拱圈厚度拱坝承载力仿真分析

【目的】研究2种不同体型拱坝在基本荷载和特殊荷载组合的几种工况下,拱坝结构各个部位的受力和位移情况,为拱坝在选型期体型的确定以及大坝运行期的极限承载力和破坏机理研究提供参考依据。【方法】应用大型有限元软件ANSYS建立拱坝三维有限元模型,模拟并分析方案1和方案2不同体型坝体在各个工况下的应力应变情况,利用有限元等效应力分析方法,对计算结果进行二次计算,以消除有限元计算中出现的应力集中现象。【结果】2种不同体型坝体在工况1条件下,除第1主拉应力外,其他部位均满足基本荷载组合的拉应力控制标准,第3主压应力均满足基本荷载组合的压应力控制标准;使用等效应力法计算后,方案1左右坝肩的应力集中范围由高程1 134～1 146m变为高程1 119～1 146m。【结论】拱坝的坝体体型可以同时通过改变拱圈中心角和半径使坝体变薄,在满足坝体稳定的前提下,小圆心角薄体拱坝坝型受力状态更好,不仅能充分发挥材料的抗压性能,还能有效的减小坝体位移及拉应力区范围,可以满足工程运行需求,并符合应力控制标准的规定。     

河谷宽高比对面板堆石坝应力变形的影响

【目的】研究河谷宽高比对高面板堆石坝应力变形的影响规律,为实际工程中坝址选择、河谷地形对坝体应力变形的影响分析等提供理论依据。【方法】运用三维有限元法,分别进行了河谷宽高比为3.0,2.0,1.0等3种方案下的大坝应力变形计算,并在此基础上进行了各方案大坝应力变形的对比研究。【结果】随着河谷宽高比的减小,坝体的各项位移和应力以及面板的位移均呈逐渐减小趋势,而面板应力却逐渐增大;当河谷宽高比由3.0减小为2.0时,坝体应力变形最大变化率为-8.89%(坝体大主应力),面板应力变形最大变化率为22.31%(面板顺坡向压应力);当河谷宽高比由2.0减小为1.0时,坝体应力变形最大变化率为-42.75%(左右岸坝体向河谷中心位移),面板应力变形最大变化率为54.73%(面板顺坡向压应力),可见当河谷宽高比小于2.0时,坝体及面板的上述主要应力变形项的变化率将成倍增大。【结论】在实际工程中进行坝址选择时,宜优先考虑河谷宽高比不小于2.0的坝址方案。     

小湾河水库混凝土面板堆石坝应力应变计算分析

采用有限元分析法,选取秦安小湾河混凝土面板堆石坝坝体典型剖面,利用ANSYS软件建立模型和划分网格,模拟工程实际分期、分级施加荷载,在竣工期和蓄水期2种工况下进行二维有限元应力应变计算,分析了不同工况下坝体最大垂直位移和上下游最大水平位移,坝体最大大、小主应力,面板顺坡向应力及周边缝剪切、拉伸位移的情况.结果表明:垂直位移的变化不如水平位移的变化明显,坝体的应力水平均不高,周边缝的拉伸位移和剪切位移都较小,面板变形协调,坝体位移及应力应变满足安全要求.依据工程实例,此方法计算精度满足要求,方法简便、成果直观.     

混凝土坝的温度应力分析

以江垭水利大坝为例,分析了坝体所受的温度场以及在温度场作用下温度应力对坝体的影响。     

小拱坝体形优化计算方法

 拱坝应力分析采用有限元方法，建立以坝体混凝土方量最小为目标函数，满足安全的条件下有效降低坝体体积的拱坝优化数学模型。计算表明，优化收敛条件的判断以及体形优化计算等一系列工作都可以自动完成，无须人工干预，智能化程度较高，优化后的坝体应力更趋于均匀。     

流变效应对面板堆石坝应力变形的影响规律分析

【目的】研究堆石流变效应对面板堆石坝应力变形的影响规律,为预测坝体长期变形规律及应力应变分析提供参考。【方法】结合面板堆石坝工程实际,对堆石料的流变特性、流变计算模型及其有限元计算方法进行了分析与选择,在此基础上,结合国内某高面板堆石坝工程实例,运用三维有限元法,按考虑堆石流变效应和不考虑堆石流变效应2种计算方案,分析了流变效应对大坝应力变形的影响。【结果】流变使坝体及面板的应力变形均呈现增大的趋势,相比较而言,流变对于坝体向上游水平位移的影响最大,对坝体向下游水平位移和坝体竖向位移的影响次之,对面板挠度和面板顺坡向应力的影响则较小;流变对于坝体沉降变形的影响主要发生在堆石填筑后约10个月内;流变引起的附加节点荷载随时间的延长而呈先增大后减小的变化过程,大致在堆石填筑2年以后,流变影响基本消失。【结论】在工程实际中,考虑堆石料的流变效应及其影响是必要的。     

氧化镁微膨胀混凝土对温度应力的补偿效应

【目的】研究氧化镁微膨胀混凝土对温度应力的补偿特性,为简化大体积混凝土温控防裂措施提供理论依据。【方法】在充分分析和研究温度应力补偿计算方法和氧化镁微膨胀混凝土自生体积变形特性的基础上,针对某碾压混凝土重力坝,考虑混凝土热、力学参数随龄期变化及混凝土实际浇筑过程对温度应力的影响,利用大型商业有限元计算软件ANSYS平台开发出的温度场与温度应力场仿真计算程序,对掺与不掺氧化镁2个对比方案的大坝碾压混凝土温度应力进行计算分析。【结果】掺氧化镁方案中施工期末整个坝体碾压混凝土出现体积膨胀,最大膨胀变形量超过70.0×10-6;氧化镁微膨胀混凝土对坝体基础约束区中心部位应力状态有明显的改善效果,最大拉应力减小约1.0MPa;但对脱离约束区的坝体混凝土应力的改善效果非常有限。【结论】在坝体约束区采用氧化镁微膨胀混凝土,可以达到简化温控防裂措施、降低建设成本、加快施工速度的目的。     

均质土坝基础混凝土防渗墙应力变形特性研究

【目的】研究均质土坝坝基、坝肩混凝土防渗墙及其与土体接触面的应力变形特性,为工程设计提供依据。【方法】结合在建的陕西榆林横山县王圪堵水库混凝土防渗墙的均质土坝工程,在研究建立应力变形计算模型及计算方案的基础上,运用三维非线性有限元法,对施工期和运行期大坝典型断面、防渗墙及其与土体接触面的应力变形特性进行分析。【结果】在施工期和运行期,局部坝段的坝基防渗墙上部及左坝肩防渗墙左半部分区域存在小范围的拉应力区,但防渗墙不产生抗拉破坏;局部坝段的坝基防渗墙上部和左坝肩防渗墙大部分区域,以及防渗墙与上、下游土体之间的接触面,均存在拉应力区及剪切破坏区。【结论】为确保大坝安全,建议在坝基混凝土防渗墙周边尤其是在防渗墙与坝体填土衔接部位,设置变形过渡层,以改善接触面的应力状况。     

阿墨江三江口水电站混凝土面板堆石坝坝体计算

 采用简化Bishop法,分析了三江口水电站混凝土面板坝坝坡在施工期和正常运行期下的抗滑稳定性,针对河床冲积层特性进行了下游坝坡稳定敏感性分析,并采用E-B模型完成了竣工期、正常运行期的坝体的应力应变计算。结果表明,三江口水电站混凝土面板坝的设计是合理的。     

宝峰湖水库结构安全复核计算分析

宝峰湖水库原名施家峪水库,位于张家界市武陵源区的施家峪峡谷处,大坝为浆砌石拱坝。文章针对宝峰湖水库的现状,采用浙江大学编"杆元分载六向调整多拱梁"程序通过对大坝的位移计算、坝体应力计算、坝肩稳定分析等方面来对大坝进行结构安全复核计算,并对计算结果进行了综合分析。     

接触单元法在混凝土心墙土石坝有限元分析中的应用

为研究混凝土心墙土石坝中混凝土心墙与土石坝坝体之间的摩擦接触对心墙、坝体应力应变的影响,文章以某混凝土心墙土石坝为例,采用ANSYS有限元分析软件建立二维模型,引入点点接触单元模拟混凝土心墙与其周围土体间的接触问题,研究了心墙与坝体的受力特性,并将其与不考虑心墙与坝体之间摩擦接触的情况比较。结果显示,点点接触单元可以模拟心墙及其周围土体间的接触面,且引入接触单元后,心墙、坝体的受力均减小,运行期心墙的受力减小最明显。     

陕西黄龙县尧门河水库大坝的渗透稳定分析

针对陕西黄龙县尧门河水库大坝坝体单薄、后坡坡比不符合规范要求及坝体浸润线过高的问题 ,用二维渗流有限元程序对坝体渗流场进行了计算 ,探讨了当前坝体浸润线过高的原因 ,并进行了渗透稳定分析 ,为大坝的安全论证提供了依据。     

沙坝碾压混凝土双曲拱坝漏水问题的防渗处理研究

文章以沙坝水电站碾压混凝土拱坝坝体大面积漏水处理为例,介绍坝体漏水处理方案建立、研究和确定的过程,通过灌浆试验、防渗帷幕施工的成果资料分析,综述坝体内孔隙的分布特性、透水性及采用水泥类材料灌浆对混凝土透水性的可改善程度。阐述混凝土坝体漏水处理的主要影响因素和对拱坝坝体稳定的见解。     

碾压式堆石坝沥青混凝土心墙应力位移分析

沥青混凝土心墙坝坝体结构比较简单,对骨料要求不很高,工程造价较低,受气候等条件影响较小,尤其适用于气候寒冷地区.因此沥青混凝土心墙坝在北方地区得到广泛地应用.但坝体结构设计是工程的关键,通过对大坝进行应力变形分析,可以了解沥青混凝土心墙的受力特点和安全稳定状态.本文以大石门水电站为例,通过对沥青混凝土心墙应力变形的计算,深入了解了施工期、蓄水期等不同阶段心墙的变形和受力情况,为施工、运行过程中提高沥青混凝土心墙适应坝体和地基变形的能力提供宏观上的参考和整体判断依据.     

水利堤坝工程防渗加固施工技术

<正>一、引起堤坝渗漏的原因(一)坝体裂缝坝体裂缝是常见的造成坝体渗漏的原因之一。由于在水坝蓄水的过程中大量势能累计,使坝体难以承受巨大的水压,从而导致坝体出现裂缝。(二)渗漏管破裂渗漏管破裂会致使坝体本身渗漏程度加重,由于坝体内部本身设有具备一定排水功能的渗漏管,一旦渗漏管出现破裂,则无法稳定调节渗漏的速度,使坝体受水流侵蚀加快,从而产生危害。(三)年久失修因为坝体年久失修,导致坝体质量下     

寒冷地区混凝土坝表面保温效果研究

寒冷地区的混凝土坝工程,常采用表面保温措施以避免裂缝的产生。本文对越冬期间保温和不保温时混凝土表面温度进行了计算,并根据碾压混凝土的材料特性,采用三维有限元浮动网格法对寒冷地区某碾压混凝土重力坝在不保温、采用5 cm厚和8 cm厚的聚苯乙烯泡沫板保温3种情况下的温度场和温度应力进行了全过程仿真计算,分析了保温板的保温效果以及不同的保温层厚度的影响。结果表明:对寒冷地区碾压混凝土坝进行表面保温,可以大大提高坝体表面的温度,从而减小坝体的表面温差和最大拉应力,有利于防止坝体表面裂缝的产生。     

出现纵向裂缝后的混凝土坝应力分析

混凝土重力坝裂缝的出现是不可避免的,裂缝有的在施工过程中产生,有的在大坝运行以后陆续出现.特别是平行坝轴线的纵向裂缝,破坏了坝块的整体结构,与设计时的理论假定出入很大,对坝体的稳定和应力都会产生很大影响.混凝土重力坝的应力分析方法有模型试验法、材料力学法、弹性有限元法等多种方法.材料力学法历史最长,应用最广泛、最便捷,也是重力坝设计规范中规定采用的计算方法.尤其对于中等高度混凝土重力坝,设计中普遍采用.本文通过参窝水库实例,对出现纵向裂缝后的大坝,利用材料力学法进行应力计算,分析坝踵应力的变化情况.