基于微平面模型的切口重力坝试验数值模拟

微平面模型是近年新提出来的一种材料本构模型,可以较好地描述混凝土发生开裂以后的应变软化行为。本文为了探讨微平面模型在大型水工结构分析方面应用的可能性,尝试性地采用M3版微平面模型,对常规自重应力场作用下的切口重力坝和人工静荷载作用下的切口重力坝试验进行了数值模拟。计算结果表明,微平面模型对于切口重力坝和人工静荷载作用下的切口重力坝试验的P_d曲线模拟较好,同时对混凝土开裂方向的模拟和试验结果也比较一致,在大型水工结构数值分析方面,微平面模型具有一定的实用性。     

碾压混凝土重力坝整体三维非线性有限元地震反应分析

本文将考虑地基辐射阻尼作用和坝体接缝非线性动力接触作用的大坝.地基体系地震波动反应分析方法用于龙开口碾压混凝土重力坝的整体三维非线性有限元地震时程反应分析,揭示横河向地震输入对重力坝地震反应的影响,研究比较碾压混凝土重力坝分仓横缝采取灌浆或设键槽的不同措施对加强大坝抗震性能的作用.     

基于反应谱法的重力坝有限元等效动应力响应分析

提出了由有限元法得到的振型求船振型内力及振型等效应力,并根据反应谱法理论求解重力坝等效动应力响应的分析方法.本文对四个在建或拟建的重力坝,用悬臂梁反应谱法和有限元等效应力法分别进行了计算,比较了坝体几个典型部位等效动应力响应.结果表明,在坝体体型有突变的地方,有限元等效应力法相较悬臂梁法所得值有明显的增高,更敏锐的反映出了应力集中对坝体垂直动应力的影响.本文提出的方法简单易行,比悬臂梁反应谱法更能反映坝体体型的影响.     

考虑重力坝纵缝结合程度的非线性有限元数值模拟

为了对老化混凝土重力坝纵缝进行较为合理的模拟,在分析接触面法向和切向非线性受力特性的基础上,详细给出了具有厚度的接触面单元的法向和切向本构关系模型,特别是针对工程中实际问题提出了适合描述纵缝结合程度的法向关系新模型,编制了有限元计算程序.该程序对接触面非线性计算采用增量迭代法,实现了接缝单元强度校核时的结点不平衡力计算与单元法向嵌入控制时的嵌入调整同步进行.本文利用典型算例验证了该程序的合理性、精确性与普适性.最后,通过对一实际老混凝土重力坝纵缝的模拟,明确纵缝各力学参数对坝体变形和应力的影响规律,并为混凝土重力坝类似接缝问题的分析研究提供新的思路和实用数值方法.     

基于概率的混凝土重力坝地震反应分析

引入基于概率意义的分析方法,对地震反应分析中由于地面运动记录的不确定带来的结构反应不确定问题进了研究,并结合地震危险性分析的成果,得到了重力坝地震反应的超越概率.分析中首先选取一定数量的强震记录,在不同的地震烈度下对结构进行非线性分析.继而对分析得到的工程反应参数引入对数正态分布假设,通过回归分析得到其统计信息,并结合场地危险性曲线,得到年超越慨率.最后对SAC/FEMA简化分析方法中各条假定对结果的影响进行了评价.对本文研究的重力坝而言,地震危险性曲线假定和工程反应参数均值变化规律假定带来的影响较小,而工程反应参数标准差假定会带来显著影响.     

基于有限元方法的碾压混凝土重力坝坝体体型优化研究

采用非线性优化方法中的序列二次规划法（SQP）优化碾压混凝土重力坝坝体体型。此方法以坝体混凝土总造价为目标函数，采用弹塑性有限元方法计算坝体的应力，并且在“准弹性稳定法则”的基础上提出了有限元计算碾压混凝土重力坝应力的控制标准。该方法不仅考虑了坝体材料分区问题而且在优化过程中考虑了河谷形状对目标函数的影响，采用更多变量的组合，进行坝体体型优化设计。计算实例表明，在满足设计安全的前提下，能获得经济、实用的坝体体型。     

拱形重力坝地震动力反应分析

本文运用有限元方法研究了拱形重力坝在地震作用下的动力反应。计算分析时考虑了坝 地基 库水动力相互作用下拱形重力坝的模态特性 ,同时利用时程法计算了拱形重力坝在地震作用下的动应力、动位移及加速度 ,对结果进行了分析。由结果可以得出动水压力采用质量元法是行之有效的。而且较其他的方法更为简便 ,迅速 ,从而大大提高了工作效率     

用于重力坝抗滑稳定分析的分项系数有限元方法

针对有限元法缺乏配套设计标准的问题,本文提出一种新的应用于重力坝抗滑稳定的有限元计算方法———分项系数有限元法,并导出其相应的稳定判断准则。该方法将影响坝基稳定的结构基本变量因素经过分项系数的处理再进入非线性计算,以达到极限承载状态时的强度储备系数来表征大坝安全度。通过文中的计算实例,验证了该方法的可行性和适用性。     

基于扩展有限元法的含纵向裂缝重力坝破坏分析

采用扩展有限元法(XFEM)计算分析含纵向裂缝重力坝在水压超载作用下的破坏模式,研究坝内裂缝对重力坝超载系数的影响.结果表明,重力坝在水压超载的破坏失稳行为表现为脆性和突发性,达到一定超载水压出现坝体裂缝,然后裂缝迅速贯穿坝体,导致坝体失稳.纵向裂缝的存在显著降低重力坝的整体刚度与安全系数.     

重力坝在冲击荷载作用下破坏模型试验

目前水工结构的动力破坏特性越来越受到关注.通过模型试验的方法研究重力坝模型在冲击荷载作用下的破坏.冲击荷载施加的位置在模型顶部,冲击荷载由小到大逐渐增加,直到模型破坏.结构的响应由布置在模型上的加速度传感器和应变传感器测定.对应于每次冲击荷载,试验时分别记录加速度和应变响应值.根据结构在冲击荷载下响应的时程曲线,可得结构在不同冲击荷载作用下最大加速度和最大应变响应值.试验结果表明在结构破坏之前,结构各部位的加速度响应与应变响应的最大值基本上随冲击荷载的增加而增加.当结构发生破坏时,结构的最大响应值不论是加速度响应还是应变响应都有所减小,并且此时的响应规律也与通常情况下的响应规律不同.     

混凝土重力坝全坝段三维动力分析

混凝土重力坝抗震分析多针对典型坝段采用二维模型进行。但对于较窄河谷、地震烈度较高等情况,坝段间的动力相互作用对重力坝的地震影响不可忽视。本文采用全坝段三维有限元模型、计入地基辐射阻尼、坝段间动态接触等影响混凝土重力坝地震响应的关键因素,研究分析高烈度区混凝土重力坝地震响应,并与坝段三维模型、无质量地基模型、无横缝整体坝模型的分析结果进行对比,揭示各种因素对混凝土重力坝地震响应的影响,并提出提高坝体抗震能力的工程措施。     

考虑施工期温度作用的碾压混凝土重力坝分缝设置研究

考虑碾压混凝土坝的实际成层浇筑过程和施工期的温度作用,采用混凝土开裂本构模型,利用三维瞬态有限元方法模拟仿真分析了大坝施工期至运行期的温度应力及综合应力.大坝整体的仿真计算结果表明,在坝段中部设置的人工短缝开裂后,有效地避免了随机裂缝的发生.坝体表面人工短缝的开裂应力在顺河向的分布具有一定的规律性,且存在一个极限开裂范围.建议人工短缝的设置深度为4.5米.     

官地重力坝极限抗震能力初探

考虑官地混凝土重力坝非溢流坝段头部碾压层面、坝基面以及深部滑裂面在地震作用下的开裂破坏,计入地震动能量向无限远域地基逸散的地基＂辐射阻尼＂效应,综合分析坝顶顺河向相对位移、缝面开合情况和开裂范围以及建基面开裂对灌浆帷幕的影响等,初步研究了官地混凝土重力坝的极限抗震能力,获得官地重力坝超设计地震的超载安全系数约为1.3。     

重力坝深层抗滑稳定的可靠度分析

深层抗滑稳定一直是重力坝设计的关键性问题,由于该问题的复杂性,目前对于分析方法尚无明确和统一的规定。本文在介绍常用可靠度计算方法的基础上,推导了重力坝深层双斜滑裂面的抗滑稳定可靠度计算公式,并用编制的计算程序对弄另水电站非溢流坝段7#坝段进行了可靠度分析。计算结果表明,应用可靠度理论进行重力坝深层抗滑稳定分析是可行并有效的。     

浅析刚体极限平衡法--探讨重力坝深层抗滑稳定的安全判据

本文介绍了各家刚体极限平衡法的理沦和公式。作者认为：按分块形状,它们可分为垂直分块和倾斜分块两类;按滑块间传力的方向,它们又可分为传力方向垂直滑块界面和与界面斜交两类。就重力坝深层抗滑稳定问题,包括刚体极限平衡法的选用,滑移底面和滑块界面强度参数的取值,安全判据以及岩体裂隙连通率的确定等问题进行讨论并提出作者的见解。     

垫脚加锚-高拱坝加固增稳的高效方法

本文首先介绍一种加固高拱坝的高效方法—垫脚加锚法 ,并阐述预应力锚索的锚固机理 ,然后对李家峡拱坝的垫脚加锚布置作了介绍。李家峡拱坝垫脚加锚前后的地质力学模型试验成果和整体三维非线性有限元分析成果表明垫脚加锚确有很好的加固增稳效果     

古田溪一级重力坝悬臂梁振型分解反应谱法抗震计算

本文提出了重力坝悬臂梁材料分区规则，按此规则可确定任一水平条块的材料组成、形状、大小与位置。在振型分解反应谱法抗震计算中，提供了不等间距的悬臂梁柔度计算公式，考虑了地震动水压力的作用与地基弹性的影响．研制了相应的计算程序。利用该程序对古田溪一级重力坝进行了地震烈度7度的抗震计算，得出了一些有价值的结论。典型坝段的计算结果规律性强，自振周期与有限元法结果基本一致，表明本文的方法与程序是正确可靠的，可用于重力坝抗震设计。     

坝踵区岩体非均质性对重力坝坝踵应力的影响

混凝土坝的坝踵部位属高应力梯度区,是混凝土坝应力分析的关键部位。本文通过精细网格模拟研究了重力坝坝踵应力情况,就均质坝基和非均质坝基弹模变化对坝踵主拉应力的影响,得出了如下结论：①均质坝基弹模与非均质坝基敏感区域的变异单元弹模变化相同的幅度,非均质情况引起的坝踵应力的变化远大于均质情况。在用精细网格对坝踵进行模拟时,应同时考虑到该网格水平材料的非均质性,否则,精细网格计算也可能是徒劳的。②在非均质坝基情况下,坝踵最大主拉应力对坝踵相邻岩体（〈1米）弹模变化极为敏感,稍远处局部岩体弹模的变化则影响很小。