基于有限元和突变理论的高拱坝坝体稳定研究

建立了高薄拱坝坝身稳定分析的系列概化模型,采用通用有限元软件ANSYS的屈曲分析功能,计算其稳定超载系数并用突变理论分析了高薄拱坝的稳定问题,分析表明,其稳定性判别结果与有限元稳定计算结果相吻合.     

拱坝极限承载力的分析方法研究

本文讨论拱坝极限状态与极限承载力的分析方法.采用非线性有限单元法,分别根据最大正应力准则和脆性损伤模型,求得了某高拱坝的极限水压力超载系数,两种计算模型求得的该拱坝的破坏方式基本相同,极限超载系数接近,说明了建议的方法可以进一步用于拱坝的设计.     

基于突变理论的拱坝整体安全度分析

将尖点突变理论引入拱坝地基系统整体安全度分析中,建立拱坝地基系统的尖点突变模型失稳判据。将系统稳定状态归结为一个可定量计算的判别式,实现拱坝整体安全度的量化分析。结合某碾压混凝土拱坝数值仿真分析模型,通过三维非线性有限元计算坝体位移场,基于典型点位移尖点突变模型失稳判据得到该拱坝的整体安全度为3.5,且评判结果与塑性屈服区贯通准则相一致。     

谷幅收缩对高拱坝变形及应力状态的影响分析

溪洛渡拱坝蓄水初期出现了较为明显的谷幅收缩现象,且量值远超同类工程,有必要开展谷幅收缩变形对拱坝变形及应力状态的影响研究。针对坝体已经历的三次完整蓄水-消落过程,对各条测线谷幅变形进行函数拟合,在此基础上,计算了各个蓄水-消落周期下,正常蓄水、死水位工况下坝体变位和坝体应力,对比分析了考虑谷幅收缩变形对大坝位移、应力及分布规律的影响。结果表明,正常蓄水工况下,在变形方面,一定幅度的谷幅变形引起坝体向上游变形趋势,可以部分抵消水沙压力造成的坝体向下游变形作用,使大坝变形减小;在应力方面,一定幅度的谷幅收缩会大大降低上游坝面坝踵拉应力和下游面坝体压应力,改善大坝受力状态。死水位时,随着谷幅收缩的加大,上游面主压应力持续增加,下游坝面主压应力先减小后增大,并在下游面将产生一定拉应力。研究表明,当前谷幅变形作用下,大坝具有较大的安全裕度。在预测极限谷幅状态下(VDL04测线谷幅收缩70.04 mm),溪洛渡高拱坝应力应变处于安全状态。     

周公宅拱坝三维非线性有限元分析

用三维非线性有限单元法对周公宅拱坝进行了基本荷载组合下的非线性分析和水压超载分析．结果表明：在基本荷载作用下坝体屈服范围不大,但右岸Fl和左岸F30处均有不同程度的屈服和开裂破坏,且这些地方有可能成为潜在的滑动面而影响坝肩稳定;超载系数在3．0～4．0之间．     

裂缝影响下碾压混凝土拱坝整体安全度评价

以某碾压混凝土双曲拱坝为例,采用薄层单元模拟该坝拱冠梁处径向贯穿性裂缝,建立三维有限元仿真模型并进行非线性分析,研究有无裂缝2种情况下坝体的变位和应力状态,以及超载情况下拱坝-地基系统各部位的屈服情况,综合评价裂缝对该拱坝整体安全度的影响.研究结果表明:各计算工况下,裂缝对坝体应力和位移的整体分布规律影响较小,2种模型下坝体的应力场和位移场基本相同,但有缝时裂缝端部附近会出现较为明显的应力集中现象,应采取加固措施以防止裂缝进一步扩展;超载时,2种模型下拱坝-地基系统各部位的屈服情况基本相同,坝体材料按照线弹性分析时,2种模型超载整体安全度均为6.0左右,按照弹塑性分析时,整体安全度均为4.0左右.该拱坝径向贯穿性裂缝对拱坝-地基系统整体安全度无显著影响.     

考虑橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。本文结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用粘弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明：横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

万家口子拱坝坝基渗流场有限元数值模拟分析

文章采用改进截止负压法对万家口子拱坝坝基渗流场进行了有限元计算分析,重点研究了帷幕和排水孔联合作用下拱坝坝基渗流场分布特性。经过多种工况计算结果比对和综合分析,评估了坝基渗流场的主要渗流特性、宏观渗控能力、局部渗控薄弱环节等,进一步明确了万家口子拱坝工程中的主要渗流特性和渗流问题,为大坝设计提供了依据。     

拱坝三维可视化设计软件的开发与应用

在水电工程设计中,把计算机技术、图形技术、网络技术、虚拟现实技术同各专业标准规范相结合,在CAD系统提供的三维空间中利用准确的数字模型表达复杂的空间结构,解决设计、施工和管理方面遇到的困难,进行优化预演,是降低成本、提高设计质量和设计效率的必由之路．本文中介绍了作者开发的拱坝三维可视化设计建模软件的基本特点及关键技术,同时也给出了系统应用实例的部分成果．     

特高拱坝变形监测的分区及其模型构建方法

面板数据模型考虑了测点间的联系和异质性,引入面板数据模型构建特高拱坝的分区安全监测模型。通过实测温度的主成分分析,筛选得到典型实测温度变量;融合主成分分析和层次聚类法,提出基于监测时间序列的变形测点分区方法;以此建立各分区面板数据,通过检验确定面板数据模型类型,构建基于实测温度的分区变形测点的回归模型;通过分区及其回归模型的截距项、变量系数等的对比分析,识别各分区及坝体空间变形特征。以初期运行期的某特高拱坝为例,将研究测点分为4个区,构建各分区的固定效应回归模型。结果表明,坝体变形符合客观规律,封拱后坝体非稳定温度场、初期运行期时效等因素对坝体变形影响明显。