Hardfill坝温度场仿真分析

Hardfill坝是一种新坝型,其基本剖面为对称梯形,上游设混凝土防渗面板.由于坝体采用新材料Hardfill(一种超贫碾压混凝土),其温度场与一般的碾压混凝土的温度场有较大的区别,在施工方式上也有很大的不同.目前,对Hardfill温度场以及施工方式的不同给温度场带来的影响的研究尚不深入,有必要对这一问题开展更进一步的分析和研究.运用三维有限元数值模拟方法,对Hardfill坝施工期的温度场进行了仿真分析,并与碾压混凝土重力坝进行比较,得出了Hardfill坝温度场变化规律,为进一步深入研究Hardfill温度场和温度应力场奠定了基础.     

Hardfill坝在小水电中的应用研究

通过有限元软件从温度控制和坝体应力两个方面对Ｈａｒｄｆｉｌｌ坝进行了计算分析，得出了Ｈａｒｄｆｉｌｌ坝温度场及坝体应力的特点和规律，并结合Ｈａｒｄｆｉｌｌ坝的一些材料特性，得出Ｈａｒｄｆｉｌｌ坝符合新时代绿色、环保的新要求，为Ｈａｒｄｆｉｌｌ坝在绿色小水电中的广泛应用提供一定的理论支撑。     

Hardfill坝结构安全性分析

Hardfill坝是一种新坝型（该坝型在日本被称为CSG坝），其基本剖面为对称梯形，上游设混凝土防渗面板。从结构稳定的角度看，采用对称梯形剖面的Hardfill坝是一种安全稳定性较高的坝型。本文运用三维有限元数值模拟方法，对Hardfill坝的面板和坝体结构进行分析。研究结果表明，Hardfill坝的安全性，与面板坝和重力坝相比有很大的提高，是一种高安全性的坝型。     

一种计算Hardfill坝应力的方法

研究提出一种Hardfill坝坝体应力的计算方法。根据有限单元法计算结果,分析了Hardfill坝 坝体应力的分布规律,在此基础上总结提出坝体铅直正应力、剪应力及水平正应力的计算方法。通过 实例验证并与有限单元法的应力成果对比,证明本文提出的计算方法具有较好的精度,计算方便快 捷,可以满足对Hardfill坝坝体应力初步分析的需要。     

Hardfill坝建基面的非线性等效应力分析

有限单元法在计算坝踵、坝趾的应力时存在网格划分标准的问题,使得坝踵、坝趾的应力无法作为设计大坝的依据.利用有限单元法的计算成果,采用基于矩法的非线性等效应力分析,得出了Hardfill坝建基面的等效应力,阐述了该法的应用,并且对比得到网格尺寸等影响因素对于建基面的非线性等效应力的影响很小.有限单元法的计算结果和等效应力法计算的应力可为坝体强度的综合评定提供相应的依据.     

Hardfill坝筑坝材料工程特性分析

Hardfill坝是一种新坝型,这种新坝型的基本特点是采用一种称为Hardfill的低强度筑坝材料。hardfill是利用在坝址附近易于得到的河床砂砾石或开挖弃渣等材料,加入少量水泥和水而获得的一种低强度筑坝材料。基于现有试验成果,对Hardfill材料工程特性进行分析。主要分析了Hardfill的本构关系、强度特性、渗透特性和热力学特性等。分析结果表明,Hardfill材料在工程上具有许多优良的性质,把低强度的hardfill材料与梯形hardfill坝结合起来,具有技术上和经济上的优越性,应用前景良好。     

Hardfill 坝结构破坏模型试验研究

Hardfill坝是一种新坝型,有必要研究其结构破坏模式与破坏机理,评价结构安全度以促进新坝型的发展和应用。采用地质力学模型试验方法,进行了国内首次Hardfill坝破坏模型试验,分析大坝在外荷载作用下的变形、破坏特征及其演变过程。试验结果表明,Hardfill坝的破坏区域主要发生坝踵、坝趾及坝基面上,在超载过程中大坝经历了稳定、非线性变形以及失稳破坏3个阶段;大坝破坏模式为坝踵首先出现开裂,坝趾随即产生裂缝,最终坝体沿坝基面整体失稳,同时坝踵与坝趾附近部位开裂而形成了脱离坝体的三角形块体;坝踵、坝趾开裂超载系数K1=6.0～7.0,大变形超载系数K2=7.5～8.5,最终破坏超载系数K3=9.0～10.0。     

基于不同结构破坏分析方法的Hardfill坝破坏模式研究

目前对Hardfill坝的研究中较少涉及到大坝破坏模式与设计准则的探讨.为此,运用不同的结构破坏分析方法,基于弹塑性有限元对典型Hardfill坝进行了计算分析,对比各种方法所揭示的大坝破坏过程与破坏机理.研究结果表明,不同分析方法得到的大坝破坏破过程、破坏形态以及安全度数值都有一定的不同,但各种方法都揭示了Hardfill坝的坝基面、坝体填筑层面以及坝趾部位是大坝结构的薄弱环节,大坝最终都发生了沿坝基面或者层面的整体失稳破坏模式.经比较,强度储备法与以强度储备为主的综合法比较适合用于Hardfill坝破坏模式分析.     

Hardfill坝结构破坏模型试验研究

Hardfill坝是一种新坝型，有必要研究其结构破坏模式与破坏机理，评价结构安全度以促进新坝型的发展和应用。采用地质力学模型试验方法，进行了国内首次Hardfill坝破坏模型试验，分析大坝在外荷载作用下的变形、破坏特征及其演变过程。试验结果表明，Hardfill坝的破坏区域主要发生坝踵、坝趾及坝基面上，在超载过程中大坝经历了稳定、非线性变形以及失稳破坏三个阶段；大坝破坏模式为坝踵首先出现开裂，坝趾随即产生裂缝，最终坝体沿坝基面整体失稳，同时坝踵与坝趾附近部位开裂而形成了脱离坝体的三角形块体；坝踵、坝趾开裂超载系数K1=6.0~7.0，大变形超载系数K2=7.5~8.5，最终破坏超载系数K3=9.0~10.0。     

Hardfill坝自振特性分析的剪切楔法

基于剪切楔理论,按Hardfill坝的实际形状进行计算,把面板直接列入平衡微分方程进行求解.利用特殊函数-Liouville函数和合流超比函数进行求解,推导出Hardfill坝自振频率和振型的计算公式.通过算例分析,比较剪切楔法与有限元法计算所得坝体自振特性,论证剪切楔法计算坝体频率和振型的适用性和准确性.剪切楔法的优越性是计算简便,特别适用于方案论证比较阶段.     

混凝土坝温度场和应力场仿真分析的实现

混凝土坝的温度场和应力场受到很多因素的影响,其分析计算有一定的难度和复杂性。通过研究仿真计算的主要技术问题,设计了仿真分析的流程图,编制了温度场和应力场仿真分析控制程序,成功地实现了分析过程的参数化,提高了利用大型通用软件解决工程实际问题的效率。     

重力坝三维有限元仿真分析

采用三维有限元软件（ANSYS）对大坪菁水库主坝进行了受力分析。结果表明：坝体的应力符合有限元计算的一般规律,计算结果反映了重力坝的实际应力分布情况。运用有限元软件（ANSYS）进行重力坝应力计算可节约时间,提高工作效率,有较大的实用价值。     

龙滩碾压混凝土坝温度场仿真计算

采用有限元法与有差分法相结合，在空间域用有限元离散，在时间域用差分法离散，编制了计算碾压混凝土坝温度场的计算程序，并对龙滩碾压混凝土坝进行了50年的仿真计算。得出如下结论：①由于碾压混凝土坝采用薄层浇筑方式，使得坝体内最高温度场受外界气温影响较大，随着外界气温的升降而升降。②碾压混凝土坝前期温度梯度高，降温速度慢，最终降至稳定温度场需要几十年时间。     

Hardfill 材料非线性弹性本构模型研究

在砂砾料中掺入少量胶凝材料得到了一种新的低强度筑坝材料——Hardfill材料,其力学性能介于碾压混凝土和土石料之间,应力-应变关系具有明显的弹塑性性质和应变软化等特性.在已有研究的基础上,通过理论和数学分析,提出了能够反映Hardfill材料应变软化特性、参数物理意义较为明确的六参数非线性弹性本构模型,并给出了详细的参数确定过程.将该本构模型应用于坝高100m的Oyuk坝进行非线性有限元分析,结果表明:应用非线性本构模型计算所得坝体应力和变形分布规律与线弹性计算结果基本一致;因坝体应力水平较低,材料基本处于线弹性状态,非线性计算所得应力值与线弹性结果相差不大;而在坝趾等应力水平较高的部位,非线性计算所得应力集中值明显较小.     

碾压混凝土拱坝温度应力场仿真研究

拱坝是固结于基岩的空间壳体结构,体型较为复杂。针对拱坝易存在的温度裂缝问题,结合碾压混凝土拱坝的施工特点及进度计划,采用三维有限元浮动网格法进行温控仿真研究计算。计算结果表明：在高温月份控制碾压部位坝体混凝土的入仓温度,对不同区域碾压的混凝土进行初期、中期和后期冷却,最大温差和最大应力均可满足拱坝温控设计要求。计算结果为预防坝体混凝土开裂提供了重要理论依据。     

几个参数对拱坝温度及应力影响的研究

构皮滩拱坝是目前世界上在建的高混凝土拱坝之一,由于构皮滩工程规模大,施工技术复杂,对坝体进行温度应力仿真计算,分析研究各种不同参数对坝体温度及应力的影响,对搞好大坝的温控设计,保证工程施工质量和进度具有重要意义。影响坝体温度场及温度应力的参数很多,通过全过程模拟混凝土拱坝施工过程,采用三维有限元法计算分析了混凝土绝热温升、弹性模量及封拱前残余温度应力对坝体温度及应力的影响。研究结果表明：绝热温升的变化对坝体早期最高温度有很大的影响作用;弹性模量与温度应力基本上成线性关系;考虑施工期温度残余应力后,所计算的各项应力指标总体上比按拱坝规范算法计算的坝体运行期综合应力偏大。