混凝土面板堆石壩應力應變分析方法研究

序

前言

第一篇面板堆石壩應力應變分析

1緒論

1.1混凝土面板堆石壩的發(fā)展

1.2面板堆石壩應力應變分析方法研究進展

1.3本書主要研究內容

2面板堆石壩應力應變分析基本理論

2.1堆石材料應力應變性質

2.2接觸面力學性質

2.3堆石體非線性彈性模型

2.4堆石體彈塑性模型

2.5廣義塑性理論

2.6狀態(tài)非線性

2.7加卸荷判據(jù)

2.8強度條件

3面板堆石壩三維有限元的實現(xiàn)

3.1非線性方程組的基本解法

3.2大型稀疏線性方程組的求解

3.3改進的預處理共軛斜量法(PCCG法)

3.4模擬筑壩過程的有限元迭代格式

3.5面板堆石壩非線性有限元分析中的幾個問題

4水布埡面板堆石壩三維非線性有限元分析

4.1工程概況

4.2水布埡面板堆石壩三維非線性有限元計算模型

4.3水布埡面板堆石壩三維非線性有限元計算結果與分析

4.4討論

第二篇面板堆石壩力學性能的非線性預測與控制

5人工神經(jīng)網(wǎng)絡

5.1概述

5.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡的結構

5.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡的典型模型

5.4反向傳播(BP)網(wǎng)絡模型

5.5軟件的實現(xiàn)

6遺傳算法

6.1概述

6.2遺傳算法的操作程序

6.3遺傳算法的設計

7基于神經(jīng)網(wǎng)絡的水布埡面板堆石壩變形控制與預測

7.1概述

7.2樣本的選取

7.3神經(jīng)網(wǎng)絡結構的確定

7.4樣本的預處理與網(wǎng)絡的訓練

7.5水布埡面板堆石壩垂直壓縮模量的控制與變形的預測

8BP網(wǎng)絡與遺傳算法在面板堆石壩設計參數(shù)控制中的應用

8.1概述

8.2遺傳算法的程序設計與計算

第三篇基子擠壓邊墻技術的面板堆石壩應力應變分析

9基于擠壓邊墻技術的鋼筋混凝土面板壩施工方法

9.1鋼筋混凝土面板壩傳統(tǒng)方法施工

9.2鋼筋混凝土面板壩混凝土擠壓式邊墻法施工

10水布埡面板堆石壩三維非線性有限元分析原理

10.1基于擠壓式邊墻技術的面板堆石壩三維有限元分析的主要問題

10.2基于擠壓式邊墻技術的面板堆石壩三維有限元分析的計算原理

10.3基于擠壓式邊墻技術的面板堆石壩三維有限元分析中的本構模型

11基于擠壓邊墻技術的水布埡面板堆石壩三維非線性有限元分析

11.1水布埡面板堆石壩三維非線性有限元計算模型

11.2無擠壓邊墻水布埡面板堆石壩應力應變分析

11.3基于擠壓邊墻散體材料水布埡面板堆石壩應力應變分析

11.4基于擠壓邊墻塊體材料水布埡面板堆石壩應力應變分析

11.5擠壓邊墻對水布埡面板堆石壩應力應變的影響

11.6擠壓邊墻斷開對水布埡面板堆石壩應力應變的影響

11.7擠壓邊墻參數(shù)對水布埡面板堆石壩應力應變的影響

11.8度汛對水布埡面板堆石壩應力應變的影響

11.9討論

第四篇混凝土面板裂縫成因及裂縫規(guī)律研究

12西北口混凝土面板堆石壩裂縫成因分析

12.1概述

12.2西北口堆石壩混凝土面板裂縫狀況及其特點

12.3蓄水前面板荷載分析及計算

12.4面板彈性溫度應力的有限元分析

12.5面板裂縫分布規(guī)律的理論分析

12.6面板混凝土抗裂能力分析

12.7討論

第五篇結浯與展望

13結語與展望

13.1結語

13.2展望

參考文獻2100433B

該書內容包括基于傳統(tǒng)施工方法混凝土面板堆石壩應力應變分析、面板堆石壩力學性能的非線性預測與控制、基于擠壓邊墻技術的面板堆石壩應力應變分析、混凝土面板堆石壩裂縫成因分析。

本書應用彈性力學和塑性力學的基本原理、計算機技術、非線性科學預測與控制理論對面板堆石壩的普遍問題（面板裂縫、堆石壩應力應變）和新技術（擠壓邊墻）的力學性能進行研究，并以國內第一座現(xiàn)代混凝土面板堆石試驗壩——西北口面板堆石壩和世界目前在建的最高的混凝土面板堆石壩——水布埡面板堆石壩作為研究對象，對混凝土面板堆石壩的應力應變特性進行分析。全書分5篇，共13章，內容包括面板堆石壩應力應變分析、面板堆石壩力學性能的非線性預測與控制、基于擠壓邊墻技術的面板堆石壩應力應變分析、混凝土面板堆石壩裂縫成因分析。

本書中的研究成果，既可以應用于水利工程混凝土面板堆石壩應力應變分析及其變形預測與控制中，也可以用于土石堤壩、邊坡等相關工程的應力應變分析及其變形預測與控制中。

脆性是巖石的一種重要性質,巖石的許多力學行為都與其脆性有關?？偨Y現(xiàn)有的基于強度、應力–應變曲線、加卸載試驗、硬度、礦物成分等脆性指標,并詳細分析這些指標在評價巖石脆性時的局限性。為合理、準確評價巖石的脆性程度,提出一種建立在應力–應變曲線峰后應力降的相對大小和絕對速率基礎上、能夠考慮巖石塑性屈服特性和應力狀態(tài)影響的新的脆性指標,并開展單軸和三軸壓縮實驗對新指標進行檢驗 。

試驗結果表明:水泥砂漿和大理巖脆性程度均隨圍壓增大而減小,相同應力狀態(tài)下大理巖脆性程度均大于水泥砂漿,這與二者實際脆性程度相符;單軸試驗條件下灰?guī)r、大理巖、花崗巖和紅砂巖的脆性程度依次減小,破壞時的軸向應變逐漸增大,這與"應變越低脆性程度越大"吻合。試驗結果可很好地驗證該脆性指標的可靠性,研究成果對豐富和改進現(xiàn)有的巖石脆性特征評價方法具有重要意義 。

采用Gleeble-1500D熱模擬試驗機對TB8鈦合金進行了常溫壓縮變形試驗,溫度為恒溫25℃,應變速率范圍為0.01~10 s-1。研究了TB8合金常溫下流變應力行為,對合金的常溫變形機制進行初步的探討。實驗結果表明:TB8材料具有明顯的應變速率敏感性,并得到固溶態(tài)TB8材料的數(shù)學模型。模型計算結果和實驗結果顯示,該模型可以較好地預測固溶態(tài)TB8材料在冷變形時的塑性流動應力。2100433B

由真應力與工程應力應變的關系可以看出，在彈性階段，工程應力較小，因此真應力和工程應力基本一致，但進入屈服狀態(tài)后，產(chǎn)生顯著的塑性變形，遠大于彈性應變，導致工程應變迅速增大，因此在該階段真應力遠大于工程應力。

觀察以下真應力-應變曲線，與上述分析一致。其彈性區(qū)域和通常的工程應力-應變曲線基本重合，進入塑性階段后，特別是破壞前發(fā)生頸縮現(xiàn)象以后，該處的真應力遠高于通常認為的工程應力。

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《混凝土面板堆石壩應力變形特性研究》在總結作者長期從事混凝土面板堆石壩數(shù)值計算分析研究成果的基礎上，結合國家科技攻關項目和重點科研項目的研究，對混凝土面板堆石壩的應力變形特性進行了系統(tǒng)的研究，分析、探討了混凝土面板堆石壩在各種情況下的應力變形規(guī)律及其相關影響因素。其中，涉及了面板堆石壩的數(shù)值計算分析方法、面板堆石壩的應力變形特性和面板堆石壩的離心模型試驗等多方面的內容，既有理論分析和論述，也有具體工程的應用實例?！痘炷撩姘宥咽瘔螒ψ冃翁匦匝芯俊房晒氖滤?、水電工程設計、施工、科研等部門的工程技術人員參考，亦可作為高等院校相關專業(yè)師生的教學參考書。2100433B