碾压混凝土坝变形安全监控模型研究

研究了碾压混凝土坝本体、施工层面及坝基等各部分的变形规律,采用不同的模型描述了上述各部分的本构关系,据此分析了影响碾压混凝土坝变形的主要影响因素,探讨了水压分量、温度分量以及时效分量的影响因子,并重点对不同荷载作用下的时效分量的组成进行了研究,提出了碾压混凝土坝变形安全监控模型。文末结合工程实例,分析了变形安全监控模型的建模过程,讨论了变化荷载作用下时效分量的模拟方法。     

严寒地区碾压混凝土坝越冬层面温控防裂研究

进行严寒地区碾压混凝土坝越冬层面温控防裂研究,为越冬层面温控防裂设计提供理论依据。针对严寒地区某碾压混凝土重力坝,考虑碾压混凝土热力学参数随龄期的变化、碾压混凝土浇筑进度对温度应力的影响,对碾压混凝土重力坝施工期和运行期全过程进行三维有限元仿真计算分析,着重分析越冬层面应力分布特征。结果表明:约束区和非约束区的越冬层面温度应力分布特征相似,但约束区越冬层面温度应力较大;未采取温控措施时,越冬层面上、下游侧铅直方向温度应力较大,致使越冬层面上、下游侧易出现水平裂缝;越冬层面中部顺水流方向温度应力也较大,因此中部易出现沿坝轴线方向裂缝。提出了采取表面保温、升温水管、微膨胀混凝土、设置水平人工短缝四种措施改善越冬层面的温度应力。采用表面保温和微膨胀混凝土可有效减小越冬层面上、下游侧和中部各个方向的温度应力;采用升温水管和设置水平人工短缝可有效减小越冬层面上、下游侧铅直方向应力。     

RCCD温度应力分析的非均匀单元方法

本文根据碾压混凝土坝的施工特点提出的非均匀模型和等效均匀模型能显著提高碾压混凝土坝温度应力分析的计算效率，并有与常规方法相同的计算精度．     

确定碾压混凝土坝弹性常数的解析法

考虑层面影响,将碾压混凝土坝作为复合材料建立了片状模型的应变模式,利用能量变分法导出了弹性常数公式,提高了计算精度,使弹性常数的确定更加合理和方便。     

碾压混凝土浇筑层温度场计算模型研究

碾压混凝土浇筑层的初始温度和绝热温升是碾压混凝土坝设计中的常见问题之一,直接关系到温度场仿真计算的精度和计算量问题。本文考虑各碾压层混凝土浇筑时间和水化热散发时间的不同,应用Laplace变换法和叠加原理求出了多层板状结构体的一维温度场理论解答。然后以此解析解为基础,合并多个碾压层为一个浇筑层,建立了温度场等效模型,并给出了复合浇筑层的等效初始温度和等效绝热温升的计算方法。本文的方法能够较好地模拟碾压混凝土分层碾压的施工过程,便于温度场有限元计算,计算结果表明,该方法具有较高的精度。     

碾压混凝土坝防渗层及渗控结构优化分析

针对碾压混凝土重力坝的渗漏问题,以某实际的高碾压混凝土重力坝防渗结构为研究对象,实现了基于伽辽金法的渗控结构渗流数值模拟分析,以“变态混凝土-二级配碾压混凝土”为主要防渗材料,对采用不同厚度的上游防渗材料、不同布置方式的碾压混凝土坝渗控结构进行了计算和对比分析。结果表明:不同上游防渗材料的厚度变化对坝体渗流量影响不同,二级配碾压混凝土的厚度对坝体渗流量的影响是近似线性的,而变态混凝土的厚度对其影响则是非线性的;渗控结构的布置对坝体渗流场的宏观特性起决定性作用,排水孔幕能降低约80%的坝体渗流量和约60%的渗水溢出高程;坝体渗控结构的布置方式对坝基渗流无影响。在规范许可和条件允许的前提下,建议采用厚度为5m以上的二级配碾压混凝土厚度、不超过0.8m的上游变态混凝土和0.5m左右的下游变态混凝土,并在阻渗结构后加密布置排水孔幕以增大坝体局部垂向渗透性,这样既能保证施工质量,也能取得不错的防渗效果。     

碾压混凝土层面的剪切断裂分析

提出把碾压混凝土直剪试验与有限元计算相结合的剪切断裂模型，这种模型考虑碾压层面上非均匀分布应力与包含应力－位移软化阶段效应，由此确定的抗剪断强度参数较传统试验值提高约３０％，更为符合实际情况。     

不同孔隙率的碾压混凝土力学性能试验研究

混凝土的破坏受其内部缺陷影响,为了研究孔隙含量对碾压混凝土力学性能的影响,探讨碾压混凝土的力学性能和尺寸效应随孔隙率的变化规律,采用预制孔隙法模拟碾压混凝土中的孔隙开展力学性能试验,分析3种尺寸C20碾压混凝土试件在4种不同孔隙率情况下的抗压强度和劈拉强度的变化情况。结果表明：同一尺寸下,C20碾压混凝土的抗压强度和劈拉强度随着孔隙率增加逐渐降低,碾压混凝土孔隙含量增加对其强度产生了负面影响;碾压混凝土拥有明显的尺寸效应,孔隙率越大,碾压混凝土强度的尺寸效应越显著。     

改进的坝肩动力稳定分析方法研究

基于动接触降强算法,以结构面上接触点对全部屈服破坏即接触点对控制面积全部屈服作为失稳判据,提出了一种改进的坝肩动力稳定分析方法。通过对遭受实际地震的某碾压混凝土拱坝坝肩稳定动力分析,结果表明:利用改进的坝肩动力稳定分析方法,左岸坝肩岩体稳定安全系数为2.4,右岸坝肩岩体稳定安全系数为3.0;利用拟静力法,左岸为2.116,右岸为2.945;与拟静力法相比,改进的坝肩稳定分析方法考虑了坝肩岩体结构面的非线性特性,反映了结构面上非线性特性引起的拱端推力的变化,所以本文方法计算得到的坝肩稳定安全系数是较为合理的,能够较为真实地反映拱坝的抗震工作性态。     

混凝土三维裂纹应力强度因子的简化算法

根据混凝土特性,本文提出了一种计算脆性材料三维裂缝应力强度因子的有限元方法,用以分析混凝土结构物中裂缝的稳定性及危害程度.其特点是不需要在裂缝尖端附近区域划分过细的网络,也不用引入特殊尖端单元,便于在工程中使用.本方法曾用于某拱坝坝肩裂缝稳定判别及应力重分布计算,效果良好.     

STUDY ON COUPLING MODEL OF SEEPAGE-FIELD AND STRESS-FIELD FOR ROLLED CONTROL CONCRETE DAM

IntroductionRCCDisbuiltwithconcreterolledandcompactedlayeruponlayer.Therefore,thereisonehorizontalconstructioninterfacebetweentwoconterminouslayers.Iftheconterminouslayersarenotcementedclosely ,theconstructioninterfaceswillbecomeweakpartsofRCCDthatinfluencethestrengthandstabilityofRCCD .Ontheotherhand ,theanti_seepageabilityofconstructioninterfacesisthedeterminantofanti_seepagecharacteristicsofthewholeRCCD .Whenadamisconstructedandfilledbywater,seepage_fieldcomesintobeinginthedambody ,w…     

Analytic model of deformation of construction interfaces of rolled control concrete dam

The construction interfaces of RCCD have a distinct influence on the deformation of dams. The characters and rules on deformation of construction interfaces are studied. The methods simulating the deformation of the interfaces at different stages are proposed. A thickness analytic model and a no-thickness analytic model of construction interfaces are built. These models can reflect the elastic deformation, the attenuation creep deformation, the irreversible creep deformation and the accelerating creep defor- mation of interfaces. The example shows that these proposed models can simulate the deformation of the dam structure objectively. Especially, the results of the thickness analytic model which simulates the gradual changing regularities of interfaces can tally with those of monitoring in situ preferably. The methods proposed and the analytic models can be generalized and applied to general concrete dams, especially to the analysis on deformation rules of fault and interlayer in dam base.     

渗流-应力耦合随机性分析方法与应用

基于摄动随机有限元法计算参数随机性对渗流-应力耦合问题的影响, 以渗透系数和弹性模量为基本随机量, 推导了渗流-应力耦合摄动随机有限元迭代格式, 在此基础上对现有计算渗流场和应力场的单场随机计算程序进行改造. 使用改造程序对某大坝渗流-应力耦合问题进行分析, 并与商用软件计算结果进行对比.结果表明, 两种方法计算结果基本一致, 揭示了工程实际中的流固耦合规律, 改造的程序还可以输出商用软件未涉及的随机特征.     

混凝土面板堆石坝面板缝隙渗流计算模型研究

针对混凝土面板堆石坝面板接缝与面板裂缝的特点,基于等宽缝隙稳定流的运动规律,结合混凝土面板堆石坝的渗流机理,研究建立了面板接缝及面板裂缝的渗流计算模型,并用实例进行了验证。结果表明将等宽缝隙稳定流运动规律应用到面板接缝止水失效且面板产生裂缝情况下面板堆石坝的渗流分析中,可以获得较为准确的结果。且此方法计算过程简单,计算效率高,具有很大的实用性。     

纳子峡纤维素纤维混凝土面板坝服役期渗流特性分析

为掌握纳子峡纤维混凝土面板砂砾石坝在服役期间的抗渗情况,在纳子峡水利枢纽布置了较全面的渗流监测设备,根据纳子峡面板砂砾石坝在2016年至2018年间的渗流监测结果,对大坝坝基、坝体、周边缝、绕坝渗流及大坝渗漏量的渗流变化规律及分布特征进行了分析和评价。分析结果表明:坝基、坝体、周边缝等重点部位防渗系统工作正常,渗流量趋于稳定;绕坝渗流及大坝渗漏量符合实际渗流规律,纳子峡水利枢纽工程大坝渗流监测设计合理,能充分反映大坝不同部位的渗流情况。大坝在地震时期的渗流形态稳定,地震对面板损坏程度影响较小,面板裂缝在控制范围之内,纤维素纤维混凝土服役性能稳定,在面板混凝土中添加纤维素纤维有利于面板防渗。     

沥青混凝土级配曲线的数值设计方法与对有效弹性模量影响的研究

沥青混凝土有效性能的预测和评估是其在道路工程与大坝防渗等应用中的关键问题。本文利用细观随机建模技术和有限元方法研究了级配曲线对沥青混凝土有效弹性模量的影响。首先,基于改进的蒙特卡洛法分别实现了服从工程筛分级配曲线或给定函数级配曲线的沥青混凝土细观随机模型的高效生成;然后,利用建立的模型分析了骨料的含量、弹性模量和试样尺寸对沥青混凝土的有效弹性模量的影响,并与实验结果进行对比,验证了所建模型的可靠性;从而,预测了在AC-13级配范围内级配曲线的凹凸程度,即粗细骨料的组成比例对沥青混凝土有效弹性模量的影响。结果表明,级配曲线的凹凸程度对其有效弹性模量影响存在较大差异,级配曲线的下凹(粗骨料占比增大)会导致有效弹性模量迅速增大,级配曲线的上凸(细骨料占比增大)也会引起有效弹性模量略有上升;另外提出的随机建模方法可实现对级配曲线,即对粗细骨料组成比例的定制设计.     

三河口碾压混凝土拱坝温控仿真研究

针对三河口碾压混凝土拱坝温度控制问题,综合考虑外界气温和混凝土热、力学性质随时间变化的影响,采用施工全过程仿真分析方法,动态模拟大坝碾压混凝土入仓温度、分层铺筑方式、通水冷却、后期养护等施工参数;分析了坝体温度场和温度应力场,提出了大坝温度、应力控制标准;根据计算结果及时进行温控方案的动态比较和调整,制定了具体的温控防裂要求和措施;在施工中对比实测监测数据。结果表明:坝体温度、应变的数值基本符合坝体温度控制的设计要求,证明温控措施有效。     

利用无网格方法分析斜拉破坏钢筋混凝土梁

从传统的混凝土分离裂缝模型和弥散裂缝模型出发，使用不同的模型模拟不同发展阶段的混凝土裂缝，并利用无网格方法可以灵活布置节点和边界的优点，使分离裂缝模型的使用得到很大的简化。通过在宏观裂缝表面布置基于试验结果的混凝土与混凝土界面单元，正确地模拟了裂缝表面抗剪能力的变化。算例表明，使用本文方法可以准确模拟斜拉破坏混凝土梁的破坏过程，且精度和数值稳定性要高于传统的有限元弥散裂缝方法。