世界第二高混凝土双曲拱坝全线完成浇筑

2010年3月8日上午9时,由葛洲坝集团承建的世界第二高混凝土双曲拱坝——澜沧江小湾水电站大坝比合同工期提前10个月全线浇筑到顶。小湾水电     

地质力学模型试验在某拱坝稳定分析中的应用

采用三维地质力学模型试验技术,研究某双曲拱坝坝基内的软弱夹层和裂隙对坝体整体稳定性的影响,以及在超载情况下的坝体的破坏形式和破坏发展过程,从而对大坝的安全性作出了科学评价。     

高掺粉煤灰的碾压混凝土在普定水电站拱坝中的应用

贵州省普定水电站拱坝是已建成投产的最高的全断面碾压混凝土拱坝，基坝体混凝土的粉煤灰掺量高达５５－６５％。本文通过对普定二，三级配碾压混凝土的室内试验研究结果和坝体钻孔芯样的检测结果进行分析比较，阐述高掺粉煤灰的碾压混凝土在普定水电站拱坝中的应用是成功的，其物理力学性能，抗渗性能，层面结构强度等是优良的。     

基于三维实体模型的拱坝浇筑仿真研究

针对已有的混凝土拱坝浇筑仿真软件的特点,利用.NET平台对AutoCAD二次开发技术,将AutoCAD软件三维建模便利性与离散事件仿真过程结合,构造与施工信息相结合的三维模型,将AutoCAD三维模型作为仿真系统的大坝形体模型,从而实现拱坝仿真计算形体模型与AutoCAD三维模型的统一,同时实现仿真结果三维可视化.最后利用某工程模拟对系统进行了验证.     

ABAQUS在有限元分析中的应用

描述了ABAQUS的各个模块的功能和输入方法，着重介绍了混凝土的非线性本构关系、破坏准则、受拉开裂后的行为、钢筋的本构关系、非线性方程组解法等方面。先对钢筋混凝土悬臂梁进行求解，然后与ABAQUS的求解结果进行比较，从而证明建模、分析的正确性，论证软件的实际应用能力。     

ABAQUS在螺旋楼梯分析中的应用

首先介绍通用有限元分析软件ABAQUS模拟钢筋和混凝土所用的单元以及它们的材料本构模型,然后对一螺旋楼梯实例进行仿真分析,画出螺旋楼梯在静力作用下沿梯板外边缘线、内边缘线和中轴线的位移情况,通过对比发现将螺旋楼梯简化为以中轴线为杆件的计算假定有其合理性和不足点,给螺旋楼梯的设计者提供一些有益的参考。     

高拱坝振动台地震破坏试验研究及数值仿真

 以大岗山拱坝模型的动力破坏试验为基础,从试验和数值计算角度,对整体拱坝动力特性、薄弱部位、破坏形态以及抗震性能进行研究。采用和混凝土性能相似的脆性模型材料,通过逐级加载的方式在振动台上对整体拱坝进行从弹性到破坏整个过程的模型试验,分析坝体动态特性、加速度和应变的变化规律。并采用弹脆性损伤模型对混凝土拱坝在地震作用下损伤破坏的全过程进行数值仿真,探讨拱坝动力破坏过程、破坏形态,并与试验结果进行对比分析。结果表明：模型试验和对原型进行的数值模拟所得到的破坏过程和破坏形态都较为接近。在顺河向地震作用下,顶拱的坝中部位为地震应力最高的区域,是坝体薄弱的部位,整体拱坝首先在该位置出现裂纹,其次是顶拱距左右两岸1/4拱圈处。在强震作用下,拱向和梁向裂缝贯穿上下游,将导致拱顶中部的混凝土脱离坝体,丧失壅水功能。试验和计算结果相互印证,可呈现高拱坝在强烈地震作用下的损伤破坏过程及破坏形态,确定抗震薄弱环节,为混凝土高坝的抗震功能设计提供基础。     

高拱坝无人驾驶碾压筑坝技术实施与应用

随着我国经济的发展以及科学技术水平的提升,水利工程智能化技术的应用得到社会各界的高度重视。在高拱坝无人驾驶碾压筑坝技术施工过程中,不断地探索曲线碾压、作业区域规划与碾压避障的安全措施,无人驾驶碾压技术由GPS基站、无人驾驶碾压机、通讯中继站和远程监控中心构成,具有无线局域网通讯、自主运行管理等特点,明显提高了碾压混凝土施工质量与筑坝效率,实现了水利工程的电气化、数字化、网络化、智能化。     

特大体积混凝土浇筑过程中的温度场模拟

大体积混凝土早期温度场分布对其影响是不可忽视的,是进行温控和裂缝控制的重要依据。对特大体积混凝土尤其如此。为此,根据大体积混凝土热传导方程以及边界条件,建立了大体积混凝土早期温度场的有限单元计算模型。分析了大体积混凝土厚度对核心最高温度和出现时间以及温度梯度的影响;并对某在建大桥主塔承台大体积混凝土一次性浇筑进行温度场模拟,研究了承台内部温度场分布和变化规律,对工程实际具有一定的指导意义。     

关于高拱坝施工难点及施工技术的分析

笔者从高拱坝施工的独特性入手阐析了相关施工技术中存在的难题,针对这些难题总结出温拉防裂的处理方案.     

基于三维有限差分法的小湾拱坝施工步模拟及极限承载分析

为深入研究高拱坝的破坏机制及安全度,有必要对小湾拱坝这一典型工程的极限承载能力进行重点分析。基于 FLAC3D显式有限差分算法,精确模拟小湾拱坝分步施工的全过程;在此基础上利用超载法和强度储备系数法,基于带拉破坏Drucker-Prager和Mohr-Coulomb两种准则,对比分析探讨高拱坝在极限承载过程中破坏机制及其渐进破坏模式;结合破坏区的具体形态,联合采用塑性区贯通、位移突变等方法,评价其整体安全度;分析两准则下高拱坝安全度存在显著差异的原因,指出在评价拱坝的极限承载力方面 Mohr-Coulomb 准则要优于Drucker-Prager准则;最后,还对材料参数剪胀角、抗拉强度进行了敏感性分析,从中得到一些有益的结论。     

高拱坝动力分析及坝肩稳定性研究

采用非线性本构模型和破坏准则,结合三维动力有限元法对江坪河高拱坝在静荷载和地震联合作用下的响应进行非线性分析。首先对拱坝自由振动的模态分析采用分块Lanczos迭代法,得到拱坝在不同水位下的自振频率和振型;然后根据规范规定的振型分解反应谱法分析大坝在地震作用下的动力响应以及对应工况下的坝体及坝肩的变形和应力发展状态、可能失稳模式。通过对地震前后大坝的应力、应变以及抗滑稳定安全系数的比较可以看出,对于复杂地质条件下的高拱坝,地震作用会进一步劣化其应力与变形状态,并加剧其失稳。     

基于COMSOL Multiphysics的高拱坝渗流-应力全耦合分析

基于COMSOL Multiphysics平台提供的M语言进行二次开发,研制多物理场全耦合分析模型,并开发计算程序。结合黄河上游某水电站工程建立拱坝渗流场与应力场耦合的三维有限元模型,对比分析水库正常运行期考虑与不考虑耦合情况下坝体和坝基的渗流场与应力场。结果表明,2种情况下渗流场、应力场和位移场的分布规律一致,数值有差别。相比不考虑耦合作用,考虑耦合作用所得到的渗流场等势线偏向下游,各位移分量都有不同程度的增加,且坝体上游岩体的拉应力增加,坝肩和坝基下游岩体的压应力增加,造成坝基渗流场局部分布规律变化,扬压力明显增大,对坝体和坝基稳定产生不利影响。可见,高坝考虑渗流-应力耦合作用效应是十分必要的。     

小湾拱坝考虑横缝的非线性分析

结合高拱坝动力研究中的实际问题,推导了考虑局部非线性弹性及非比例阻尼的逐步积分公式。通过对实际拱坝的计算,表明了本公式效率高,可靠性好。同时结果说明,在高拱坝-地基动力相互作用体系中,施工缝的影响是十分显著的。     

高拱坝坝址区初始地应力场的二次计算

 建立小湾水电站坝址区大范围有限元模型,考虑工程附近较大区域内的地形、地势和河流大转弯等因素,采用遗传算法与有限单元法相结合的联合反演方法,对坝址区初始地应力场进行一次反演;然后,考虑坝址区附近主要地质构造,建立坝基开挖松弛效应分析的小范围有限元模型,基于子模型方法,通过在一次反演模型中插值获得小范围模型的位移边界条件,对初始地应力场进行二次计算。研究结果表明：软弱地质构造对初始地应力场的反演有一定影响,一次反演中不连续结构面附近应力计算值与实测值相差较大;考虑软弱地质构造后的二次计算改善了一次反演所得的初始地应力场精度,大部分测点应力计算值更接近实测值,相对误差也逐渐减小,可将其应用于后续坝基开挖松弛效应分析中;反演结果同时也表明所采用的研究方法是可行的,对类似工程具有参考意义。     

静动力作用下高拱坝坝肩稳定性三维分析

 按照静载设计、动载复核的设计原则,基于地质勘测资料,针对坝肩抗滑稳定问题的三维特性,采用关键块体理论来识别和描述被结构面切割的岩体,确定相应的控制性滑块,进而运用程序实现三维刚体极限平衡法,选取不同高程的试算面对某水电站300 m级高拱坝左、右岸坝肩的静动力抗滑稳定性进行计算分析。在动力分析中,将坝体、库水及其地基作为整个体系,充分考虑坝体、地基和库水三者的动力相互作用。静动综合计算分析的结果表明,拱坝左、右岸坝肩在静力作用下是安全的,且安全富裕较大;在地震作用下也是安全的,但安全裕度不大。这为该拱坝的设计和论证提供了重要的科学依据。     

高拱坝坝肩坝基整体稳定地质力学模型试验研究

锦屏一级水电站是雅砻江干流上的重要梯级电站。工程主要开发任务是发电，同时还兼有拦沙、防洪、蓄能作用。该工程大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高305m，为目前世界上最高拱坝。坝址区地质构造复杂，两岸谷坡为近千米的高陡边坡，两坝肩岩体内存在断层、煌斑岩脉、层间挤压带、深部裂隙等各类软弱结构面，对拱坝坝肩坝基稳定带来不利影响。采用三维整体地质力学模型试验研究方法，研究了锦屏一级高拱坝坝肩坝基的整体稳定性。试验中充分考虑了影响坝肩坝基稳定的各种因素，既考虑拱坝上游超载情况，同时还重点模拟两坝肩岩体中软弱结构面强度弱化的影响，为此研制了适合该工程的变温相似材料及试验模拟新技术，并在一个模型上进行了强度储备与超载相结合的综合法试验。通过试验获得了坝肩坝基的变形及分布特征、失稳的破坏形态和破坏机理，确定了拱坝坝肩坝基整体稳定安全度为4．7～5．0，评价了工程的安全性，并针对坝肩的薄弱环节提出了加固处理措施建议。     

白鹤滩高拱坝坝趾锚固研究

 高拱坝坝趾区域是加固设计的重点关注区域。为了对其锚固进行研究,进一步阐述基于变形加固理论的高拱坝坝趾锚固机制。给出坝趾锚固区域不平衡力的计算方法和坝趾锚固的基准状态。将这一机制应用于白鹤滩高拱坝坝趾锚固数值分析中,得到锚固所需的最小加固力和最优锚固角,并分析坝趾不平衡力分布规律的原因。同时,对白鹤滩高拱坝进行大比例尺(250∶1)下的地质力学模型试验研究。通过对加载过程中的位移、应变和开裂的监测和分析,得出坝趾区域随荷载增加过程的破坏规律。通过对地质力学模型试验与数值分析结果的对比分析表明,两种研究方法的结论是相一致的,白鹤滩高拱坝左岸坝趾较右岸坝趾更为薄弱。研究结果表明,变形加固理论为坝趾锚固分析和评价,提供科学的理论基础和实用的分析方法。