龙首水电站碾压混凝土拱坝坝体变形影响解析

通过变形观测、内部观测和渗漏观测的定性和定量分析,结合龙首水电站碾压混凝土双曲薄拱坝坝体变形实测资料,综合评价了外力对坝体变形的影响;并对冬季库区冰压力对坝体变形的影响进行了解析。分析成果表明,库区水压力、冰压力对坝体变形影响有一定影响,但不显著,坝体变形受温度影响较大,在今后运行中应给予重视。     

软弱地基上的碾压混凝土拱坝应力与位移分析

某工程在软弱基础上修建的碾压混凝土拱坝坝高大于100m,基础软弱,应力和位移大,尤其是坝肩向下游位移大。提出设置推力墩新结构来增强拱座受力,限制其变形。示例对水压荷载作用下坝体的应力和位移进行三维仿真分析,表明仅设置30m长的推力墩能消减50％的坝体下游面(水压荷载)拱向拉应力;位移减小20％;坝肩基岩几乎处于微压状态,水压应力向推力墩转移,加大坝基底面减小坝体沉陷。由于推力墩结构减小了拱跨度,增强了拱坝的整体性,分担了主要的坝肩荷载,可使拱坝应力得到改善,位移得到控制。     

关于基础对拱坝坝体约束效应的研究

结合科恩布赖茵拱坝的工程实例,就基础对拱坝坝体的约束效应进行了三维有限元分析,发现施工时预留的陡坎对拱坝坝体应力影响显著,同时建议拱坝施工时地基开挖成概化的地基界面.     

单元类型和节点数量对拱坝坝体应力的影响

以某100 m拱坝为例,从定量的角度出发,研究了有限单元类型和节点数量对坝体应力的影响。通过分析多种网格剖分方案下的坝体应力结果可得出:①单元阶次和形状与坝体应力有着密切的关系。在进行拱坝有限元应力分析时应尽可能采用形状良好的高阶单元;②随着节点数量的增加,拱坝坝体应力不断增加。当节点数量增加到15 000左右时,采用高阶单元求得的坝体应力已基本趋于稳定。     

含横缝碾压混凝土拱坝的变形和应力重分布

研究含横缝碾压混凝土拱坝工作状态。含横缝碾压混凝土拱坝未灌浆前若出现洪水强迫蓄水，横缝或诱导缝在施工末期（汛前）灌浆，由于蓄水后坝体进一步降温重新拉开灌浆缝都会破坏拱坝整体性。当缝宽不大时（＜０．５ｍｍ），在水压自重作用下梁向变位加大，可将部分拱重新压紧，形成应力重新分布。作者用体积向量提高简化计算中缝的变形场精度。坝踵水平裂缝出现后，拱作用逐渐加大，梁向大变位和接触形成新拱可使水平裂缝停止扩展。     

含灌浆横缝碾压混凝土拱坝仿真应力和双轴强度判别

由于施工过程逐层浇注混凝土，自重和温度荷载同时加载，都存在徐变效应。作者提 供了累计温度和自重的徐变应力计算方法和程序，结合碾压混凝土（ＲＣＣ）拱坝工程提供了施工 期仿真应力特点。用简化弹性应力计算施工末期坝体温度下降到运行期坝体稳定变温场受河 床及两岸基础和自身相对变形的约束应力，并和水压应力叠加取得运行期碾压混凝土拱坝仿 真应力，施工期和运行期仿真应力形成最终组合应力。文中提供的混凝土双轴强度判别为应用 仿真应力进行设计提供了条件，仿真计算为碾压混凝土拱坝设计和工程实践提供了可靠依据。     

拱坝的开裂计算

在试验研究的基础上,建立了岩石与混凝土结合面三维裂缝扩展的强度准则;运用上述强度准则及有限元分离裂缝模型提出了拱坝开裂的计算方法,并给出了应用实例。     

碾压混凝土拱坝坝体应力的简化计算

碾压混凝土坝受施工条件影响常在混凝土碾压层间出现结合面夹层（缺陷），影响坝体变形及内应力分布。混凝土夹层强度较低，形成结构破坏控制面。为了了解层状体的内应力分布，用位移等效原则把层状体结构转换为横观各向同性体进行位移和应力计算，根据结算的宏观位移场再进一步进行局部夹层应力计算，由此得到精度高，方法简单，工作量大大减少的碾压混凝土（成层）结构的应力简化的计算方法。研究还发现碾压混凝土结构（成层材料）存在边界局部应力集中效应，需另行采取结构改进措施。     

冷却水管位置对碾压混凝土拱坝温度场的影响

依据碾压混凝土坝的材料特性,考虑混凝土的绝热温升随龄期的变化和分层浇筑、夏季停工、外界气温变化、表面保温及蓄水等因素,采用三维有限元浮动网格法对碾压混凝土拱坝在不同部位布置冷却水管的方案进行了施工期至运行期温度场全过程仿真分析。计算结果证明：冷却水管布置范围从△↓1299m-△↓1327m变为△↓1275m-△↓1293m,冷却水管的布置范围减小,坝中心所出现的最大温度值明显降低,冷却作用显著。     

碾压混凝土拱坝施工期温度荷载的计算方法

温度荷载是碾压混凝土拱坝施工期引起坝体开裂及裂缝扩展的重要原因.文章分别介绍了美国垦务局公式和<规范>公式计算碾压混凝土拱坝温度荷载的方法,并与运用温度场仿真计算与反分析相结合的方法进行对比,得出后面的方法有更大的优越性.     

碾压混凝土拱坝诱导缝断裂特性研究

通过数值计算分析了诱导缝的断裂特性;以实际工程为例,用断裂力学方法模拟了诱导缝的开裂过程,并对诱导缝的作用进行了探讨.结果表明:诱导缝开裂特性与诱导缝的位置、形式、两侧约束距离及相邻缝端的影响等因素有关;在诱导缝的开裂过程中,坝体应力有所降低,特别是诱导缝完全开裂时,应力下降非常明显;诱导缝设置可以首次开裂条件作为判别依据;为减少施工工序、提高施工效率,可在保证始终满足诱导缝开裂判别式的前提下适当加大中部诱导板的缝间距.     

碾压混凝土坝的温度应力

对碾压混凝土坝施工期非稳定温度场和应力场进行仿真分析，对空间域用有限单元法离散，在时间域用有限差分法计算，分析与计算中，考虑混凝土徐变对温度应力的影响，一典型工程的计算结果表明：环境温度对碾压混凝土坝的最高温升有明显影响，大体积混凝土结构的温度下降到年平均温度需要一个很长的时间过程，混凝土表面的早期裂缝通常在后期闭合，而内部裂缝往往在施工结束几年后发生。因此，混凝土坝后期温度应力是温控设计必须考虑     

拱坝横向配筋的非线性地震反应分析模型

研究了高拱坝横向配筋对于拱坝的抗震加固作用。根据横缝配筋的非线性本构关系,并依据刚度准则和强度准则建立了相应的计算模型,通过对实际工程BigTujunga拱坝的应用,初步验证了模型的合理性。计算结果表明:拱坝横向配筋可以显著控制横缝张开、加强拱坝整体性并一定程度减缓由于应力重分布导致的梁向应力恶化的程度,对提高拱坝抗震安全性是有利的。     

混凝土拱坝温度裂缝及其扩展稳定性分析

在朱伯芳院士所提出的拱坝温度荷载计算方法基础上，提出了按混凝土损伤和断裂理论进行混凝土拱坝的温度裂缝及其扩展稳定性的有限元方法和新的蓄水期温度荷载计算方法，认为温度损伤是产生温度裂缝的内在原因，通过坝体损伤和断裂的耦合计算，判断坝体裂缝的产生及裂缝的扩展稳定性，在损伤计算中考虑了拉，压损伤的等效性，并引入了等价换算系数；同时，在裂缝扩展稳定性判断时，采用了考虑混凝土断裂韧度尺寸效应的断裂判据。     

混凝土拱坝的多轴强度与安全指标

为便于推算混凝土多轴强度,开展混凝土结构的多轴强度设计,本文针对任意的多参数强度准则,给出了用等比超载系数K_(OL)计算多轴强度的通用方法。以某已建成的拱坝为例,分别计算坝体的等比超载系数K_(OL)和失效距离系数K_(FD),并与单轴强度安全系数进行比较,指出混凝土拱坝按多轴强度设计的必要性。基于K_(FD)的定义和算例分析,建议将K_(FD)作为拱坝多轴强度安全设计和校核的指标。     

带缝重力拱坝安全监控指标拟定方法探讨

安全监控指标是实施大坝安全监控的依据，对保证大坝安全运行具有重要意义．本文联系大坝强度、抗裂和稳定等条件，对带缝重力拱坝监控指标拟定方法进行讨论；重点对典型监测量小概率法进行详细论述；结合陈村重力拱坝原型观测资料拟定监控指标，进而推求出大坝运行控制水位，为大坝安全运行提供了依据．     

改进的BP神经网络在碾压混凝土坝温度场反分析中的应用

采用改进的BP神经网络,建立了碾压混凝土坝热学参数反馈分析模型;利用三维有限元浮动网格法正分析得到的样本去训练网络,再利用温度实测值对热学参数进行反分析,根据反演后的热学参数进行温度场计算.计算结果和实测结果较为接近,可满足工程实际要求,且该方法具有较好的稳定性和收敛性,表明改进的BP神经网络算法用于反演混凝土坝热学参数是可行的.