马堵山重力坝动力响应分析及安全评价

根据马堵山碾压混凝土重力坝的工程地质条件,选择典型坝段建立坝体和坝基的三维有限元模型,采用反应谱法计算分析了该坝的动力响应,研究了该坝的位移、应力和地震加速度的响应及其变化规律,并分析了坝体位移和应力在地震作用加载后的变化情况.计算结果表明,在设计地震作用下,坝体的最大动位移为7.59 mm,发生在坝体顶部;坝体的最大动应力为1.8 MPa,出现在坝踵部位;最大动加速度为1.466 m/s2,发生在坝体顶部.该坝在设计地震作用下强度满足要求.     

折线形坝轴线重力坝地震动力反应分析

以某折线形坝轴线碾压混凝土重力坝为工程背景,基于有限元软件ADINA进行重力坝全坝段三维有限元时程动力分析,研究了该重力坝的抗震性能,确定了坝体抗震的薄弱部位。结果表明,该折线布置重力坝的动力反应规律与一般重力坝基本相同,但左岸转折后的岸坡坝段横河向动力反应较大,转折处楔形坝段上游面出现较为显著的坝轴线方向拉应力,应采取一定的抗震措施确保转折处楔形坝段的抗震安全性。     

横缝灌浆对向家坝岸坡反拱坝段工作特性影响研究

为明确横缝灌浆对采用反拱形式布置的重力坝坝体工作性态的影响,采用三维有限元方法分析了向家坝岸坡反拱坝段在单独温度作用下的变形和应力。结果显示,横缝灌浆对坝体变形和坝踵应力变化规律影响显著;在单坝段满足稳定条件下横缝不宜灌浆。     

混凝上坝温度缝间距计算方法探讨

混凝土重力坝用横缝沿坝轴线将坝体分割成独立的坝段,在运用期间,当周围介质温度发生变化时,各坝段可自由变形,以免产生过大的拉应力,从而出现有害裂缝,保证坝体安全.拉应力随温度伸缩缝间距的减小而减小.但是,若坝段长度很小,势必分缝较多,这是不经济的;如果坝段过长,则可能出现裂缝,对建筑物安全运用极为不利.如何合理确定温度缝间的距离,是混凝土重力坝设计中重要课题之一.本文试就确定混凝土重力坝温度缝间距的计算方法作一些探讨.     

复杂层状坝基重力坝抗震安全评价

为研究复杂层状坝基的混凝土重力坝非溢流坝段的抗震性能,采用ADINA程序建立非线性有限元分析模型,以接触单元模拟缓倾角的软弱结构面,以concrete本构模型模拟混凝土材料在地震中的开裂、压碎动态特性,以Mohr-Coulomb本构模型模拟地基岩体材料在地震中的塑性屈服特性,分析了坝体位移、应力、接触面状态及极限抗震能力,研究了非溢流坝段在不同概率等级地震作用下的地震响应与破坏模式,并对复杂层状坝基重力坝的安全性能进行整体评价。结果表明,复杂层状地基结构的重力坝在地震中层间接触面能够产生一定滑移,但对坝体的应力和极限抗震能力影响不大。     

混凝土重力坝坝体与坝基弹模比敏感性分析

为研究混凝土重力坝坝体与坝基混凝土的弹模在不同比值下对坝体应力和变形的影响,以某碾压混凝土重力坝#10坝段为例,采用Ansys有限元分析软件建立相应的三维模型,研究了坝基与坝体不同弹模比下坝体的应力和变形特性。结果表明,在正常蓄水位工况下,坝体安全度最优的弹模比区间为αE=0.5~1,尤其当αE=0.5左右时,通过增大坝基弹模,对建基面进行优化来改善坝体和坝基的应力变形效果较好。研究结果可为200m级高坝工程建基面及地基处理方案的选择提供参考。     

坝体及地基弹性模量分区对碾压混凝土拱坝应力应变的影响

为改善碾压混凝土拱坝的应力应变分布状态,以某碾压混凝土拱坝为基础模型,利用有限元分析软件ANSYS模拟分析了5种坝体材料分区和3层地基材料分区碾压混凝土拱坝的动力响应特性及坝体应力分布。结果表明,随坝体材料弹性模量的整体提高,拉应力值由未分区的1.418 MPa减小至1.374 MPa,顺河向动位移均方根显著减小;坝体中下部地基弹性模量的选择对碾压混凝土拱坝应力分布影响较大。研究成果可为碾压混凝土坝温控防裂提供参考。     

考虑库水可压缩性的重力坝地震响应分析

以丰满重力坝重建工程为例,采用ANSYS-FSI流固耦合方法,考虑库水可压缩性对重力坝动力特性的影响,建立了丰满重力坝代表性坝段的坝体—库水—地基模型,分析了丰满重力坝的自振特性及其在地震作用下的动力时程响应。结果表明,考虑库水可压缩性能显著影响重力坝坝体的自振频率,与空库时相比坝体基频降低约16%,且随自振阶数增加,自振频率相对降低越多;与附加质量模型相比,该模型在设计地震荷载作用下能得到更加合理的坝体位移和应力,为丰满重力坝的抗震性能安全评价提供了有限元分析参考。     

碾压混凝土拱坝诱导缝设置研究

鉴于制定合理的诱导缝分缝方案是改善碾压混凝土拱坝坝体应力、防止大坝开裂的重要措施,采用三维有限元技术,考虑施工期瞬态温度荷载作用,比较分析了桑郎碾压混凝土拱坝在不同分缝方案下的诱导缝开裂情况和坝体应力。结果表明,在靠近拱坝高拉应力区设置的诱导缝更易开裂,有效地起到释放坝体应力的作用;诱导缝的开裂对坝体不同部位的应力改善效果不同,诱导缝开裂后拱坝上下游表面高拉应力值降低明显,但远离诱导缝的坝内应力值降低较小,对碾压混凝土拱坝的诱导缝设置具有一定的参考作用。     

观音岩电站厂坝静力接触分析

针对三维有初始间隙的接触问题,采用新的接触算法——有限元混合法研究了观音岩水电站混凝土坝和坝后式厂房在上下游水荷载作用下的相互作用。根据坝体和厂房之间不同分缝宽度和分缝高度的计算结果,得出了分缝大小对坝体、厂房变形和应力的影响,为结构分缝设置和安全性评价提供了依据。     

马堵山溢流坝段应力变形及强度储备系数分析

基于马堵山重力坝溢流坝段的工程地质条件建立了坝体和坝基的三维有限元模型,计算了不同工况下的应力和变形,得出了坝体的位移场和应力场,并计算了校核工况下坝基面的抗滑稳定安全系数及正常蓄水工况下坝段的安全系数.结果表明,该坝段的设计技术合理.     

高混凝土重力坝抗震配筋效果的模型试验研究

提出了高碾压混凝土重力坝抗震配筋试验的基本思路,选择了合适的模型试验材料,给出了模型试验设计比尺、观测点位置及振动台地震波输入范围,做了有无配筋情况下的混凝土构件试验及钢筋混凝土的动、静弹性模量试验.利用加固后坝体不同的仿真混凝土弹模比做了挡水坝段模型的起裂加速度对比试验.结果表明,满库情况下挡水坝段的起裂位置有所不同,不同配筋率的抗震钢筋对坝体起裂加速度的影响较小,抗震钢筋的存在对抑制初始裂缝的产生并无显著作用.     

碾压混凝土坝层（缝）面渗流及其对坝体应力的影响

从碾压泥凝土坝的渗透特性出发,采用裂隙流模型分析了碾压混凝土坝（缝）面渗流问题,进而提出碾压混凝土坝层（缝）面渗流对坝体应力影响的作用机理：渗流向层（缝）壁面施加垂直于壁面的法向渗透压力及平行于壁面的切向拖 Ye 力,并采用有限元数值方法具体分析了碾压混凝土坝工程实例层（ 缝）面渗流对坝体应力的定量影响。     

冲沙孔坝段三维有限元应力变形分析

针对马堵山重力坝冲沙孔坝段复杂的坝体结构,建立了坝体和坝基的三维有限元模型,计算了各工况下的应力和变形,分析了孔口和坝基面附近的拉应力区域并进行安全评价.根据有限元计算结果对该坝段进行抗滑稳定分析,结果表明该坝段设计合理、符合规范要求.     

强震区碾压混凝土重力坝非线性地震响应分析

针对传统的线弹性模型不能准确模拟强震区碾压混凝土重力坝的地震响应问题,介绍了考虑坝体材料非线性的损伤模型和考虑接触非线性的缝接触模型,并将这两种模型应用于鲁地拉重力坝非线性地震响应分析中,以坝头部的裂缝贯穿为"破坏"准则,计算裂缝贯穿前坝体所能承受的最大地震作用。结果表明,在该准则下,材料非线性模型和接触非线性模型分别算出最大荷载作用为1.6倍设计地震和1.5倍设计地震,计算结果十分接近,均可用来评价碾压混凝土重力坝的极限抗震能力。     

寒潮对碾压混凝土重力坝的影响性分析

根据碾压混凝土重力坝设计和施工组织安排,采用三维有限元浮动网格法对遭遇寒潮冷击时坝体的温度场和应力场进行了仿真计算。如不采取任何温控措施,寒潮冷击必然会给坝体上下游面带来破坏性的影响。计算结果表明,对刚刚浇筑的混凝土表面加强保护可防止产生大量的裂缝。     

考虑横缝的天花板高拱坝非线性地震反应分析

基于大型结构分析软件ADINA,建立了考虑横缝的高拱坝非线性动力仿真模型.并以云南省牛栏江天花板碾压混凝土拱坝为例,从横缝的张开变化规律、坝体的应力分布等角度,研究了地震作用下拱坝横缝的非线性动力反应及对大坝抗震安全的影响.结果表明,横缝张开能释放大坝的拱向应力,降低坝体的动力响应,且横缝在地震过程中可能发生往复开合,但张开度均不大,对横缝止水材料不会产生破坏,大坝能承受设计地震考验.     

曲线重力坝的动力特性和地震反应分析

以某典型混凝土曲线重力坝为例,充分考虑坝体、推力墩、溢流墩和岩基的相互作用,采用空间组合有限元直接滤频法求解地基—坝体系统的自振频率、周期和振型,按振型分解反应谱法计算地基—坝体系统的地震反应。结果表明,地基—坝体系统前6阶振型的振动主要是坝体的整体振动,而后面的高阶振动则主要是以坝顶或下游表面溢流墩的局部振动为主,地基的振动量很小;正常水位下地震时坝体的最大动位移发生在坝顶的顺河流向,最大值为22.1 mm,地基的位移很小;正常水位下地震时坝体的最大动应力分量发生在靠右岸2/3高程附近的横河流向,最大值为2.78 MPa。     

有厚度节理单元的开发与应用

开发了一种三维非线性的有厚度节理单元软件进行有限元分析,同时引入了法向和切向的双曲线模型模拟接触面的压紧、滑移和张开.通过滑块模型验证了有厚度节理单元应力和变形的非线性,并在Hardfill坝混凝土面板分析中采用该单元模拟面板与Hardfill坝体材料间的接触面和面板结构缝模拟接触面的变形、周边缝和竖缝的张拉与剪切变形.计算结果合理,效果明显.     

碾压混凝土重力坝碾压层厚及层面力学性能的数值分析

针对碾压混凝土重力坝坝踵部位易开裂问题,构建了不同碾压混凝土层厚的有限元模型及不考虑层厚的素混凝土有限元模型,进而分析了碾压混凝土层面对试件整体应力分布的影响、碾压层厚度对层面应力分布的影响。结果表明,由于相邻碾压混凝土层之间存在软弱面,因而在层面出现了应力集中现象,且层面的最大拉应力随碾压层厚度的增大而增大,可为碾压混凝土重力坝设计与施工提供参考。