基于有限元面板堆石壩降低面板拉應(yīng)力工程措施

采用非線(xiàn)性有限元方法,對(duì)修建在深厚覆蓋層上的九甸峽混凝土面板堆石壩進(jìn)行了深入研究,得到了大壩壩體應(yīng)力應(yīng)變、混凝土面板的應(yīng)力應(yīng)變、河床防滲墻的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),以及面板周邊縫的變形分布情況,揭示了峽谷地區(qū)和深厚覆蓋層條件下面板堆石壩在各種工況下的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律,為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

采用三維有限元法對(duì)觀(guān)音巖面板堆石壩完建期(竣工期)和蓄水期的應(yīng)力變形進(jìn)行模擬計(jì)算,分析了不同時(shí)期壩體及面板的應(yīng)力變形情況。計(jì)算結(jié)果表明,大壩應(yīng)力變形滿(mǎn)足安全要求

用沈珠江建議的雙屈服面模型對(duì)洪家渡面板堆石壩進(jìn)行了三維有限元分析.計(jì)算中考慮到堆石材料的非線(xiàn)性和模擬運(yùn)行過(guò)程,采用了逐級(jí)增量與不平衡力修正迭代相結(jié)合的算法,經(jīng)與中點(diǎn)增量法的結(jié)果對(duì)比,表明該算法是有效的.通過(guò)對(duì)堆石壩體在施工和逐級(jí)蓄水加載過(guò)程中的應(yīng)力和變形分析,探討了壩體中某些特定單元在運(yùn)行過(guò)程中的主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài).對(duì)于壩體中部單元,在填筑過(guò)程中,主應(yīng)力軸的偏轉(zhuǎn)程度多在10°以?xún)?nèi);蓄水加載時(shí)偏轉(zhuǎn)程度增加約20%.而對(duì)于壩體上下游單元,主應(yīng)力軸偏轉(zhuǎn)則更加明顯.對(duì)τσ3平面、qp平面內(nèi)的一些壩體單元的應(yīng)力路徑比較表明,不論是施工還是蓄水加載,qp平面內(nèi)的加載路徑均較為明確

以某已建工程為例,基于非線(xiàn)性鄧肯e-b本構(gòu)模型,建立了施工期壩面過(guò)水面板堆石壩的有限元模型,探討了施工期壩面過(guò)水面板堆石壩的應(yīng)力變形的分布與變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明:壩體應(yīng)力變形主要是由自重引起的,汛期壩面過(guò)水引起的壩體附加應(yīng)力變形較小,其結(jié)果都在合理的范圍之內(nèi),面板堆石壩汛期采用壩面過(guò)水度汛是安全可靠的。

旨在給面板堆石壩的設(shè)計(jì)提供有效的技術(shù)參數(shù),提出了科學(xué)合理的壩體分區(qū)以及面板與分縫的結(jié)構(gòu)形式,數(shù)值模擬了面板堆石壩三維滲流問(wèn)題,利用鄧肯-張e-b模型,基于有限元分析軟件ansys提供的二次開(kāi)發(fā)程序,分析了混凝土面板堆石壩竣工期和蓄水期的應(yīng)力變形.計(jì)算結(jié)果表明:蓄水期壩體最大橫斷面最大計(jì)算沉降約為147.5cm,約為壩高的1.2%,壩體最大主應(yīng)力約為2.33mpa,面板的撓曲變形最大值約為14.88cm,壩體的應(yīng)力和變形以及面板的變形均較小;岸坡地形對(duì)壩體和面板的應(yīng)力變形有著明顯的影響,右岸陡邊坡及凸山梁,引起壩體和面板的變形梯度均較其他部位大.運(yùn)用ansys模擬面板堆石壩三維滲流的應(yīng)力應(yīng)變合理可行.

在芹山水電站面板堆石壩一期面板澆筑完成后,二期面板尚未施工時(shí)遭遇洪水情況下,為了校核下游壩坡的穩(wěn)定,對(duì)面板堆石壩施工期的平面滲流進(jìn)行了有限元分析,說(shuō)明了計(jì)算方案的確定、模型的建立、參數(shù)的選取以及對(duì)結(jié)果的分析,提供了在施工期間復(fù)核大壩滲流安全的計(jì)算方法。

本文用鄧肯-張(duncan-chang)模型和雙屈服面彈塑性模型對(duì)國(guó)內(nèi)一座180m高的面板壩進(jìn)行了三維空間有限元非線(xiàn)性分析和彈塑性分析。結(jié)果表明,鄧肯模型不能反應(yīng)堆石體的剪縮特性,計(jì)算的面板應(yīng)力較大,下游坡變形方向與實(shí)測(cè)不符,而彈塑性模型的結(jié)果比較符合已有的經(jīng)驗(yàn)。

某混凝土面板堆石壩施工期滲流有限元分析——在芹山水電站面板堆石壩一期面板澆筑完成后，二期面板尚未施工時(shí)遭遇洪水情況下，為了校核下游壩坡的穩(wěn)定，對(duì)面板堆石壩施工期的平面滲流進(jìn)行了有限元分析，說(shuō)明了計(jì)算方案的確定、模型的建立、參數(shù)的選取以及對(duì)結(jié)果...

復(fù)合防滲面板堆石壩三維有限元分析——提出了一種新的堆石壩防滲結(jié)構(gòu)，即復(fù)合防滲面板，并采用三維有限元方法對(duì)復(fù)合防滲面板堆石壩的應(yīng)力、變形進(jìn)行模擬計(jì)算分析，通過(guò)對(duì)壩體位移、壩體應(yīng)力、鋼筋混凝土面板撓度及應(yīng)力、復(fù)合土工膜的變形的計(jì)算，得出了有價(jià)值的...

dhps1094年9月 7j站．榆甄湃 銅街子水電站面板堆石壩有限元計(jì)算 ?設(shè)黧毒? ■要錒街予水電站左岸堆石壩原設(shè)計(jì)為瀝青混凝土斜墻堆石壩，靠i詳圉設(shè)計(jì)階愛(ài)改為面板堆石甥，文中 卜(f}3 1工程特點(diǎn) 銅街子工程左岸面板堆石壩，壘長(zhǎng)434．593m， 最大壩高48m，分為探槽段、過(guò)渡段和牛石溪溝段三 段。探槽段樁號(hào)為堆0—0∞至堆o一144m，左側(cè)與 過(guò)菠段相連，右側(cè)與左岸擋水壩段相接。壩基大部分 為基巖，但左岸有一條南北向基巖探埋谷(簡(jiǎn)稱(chēng)左耀 槽)與壩軸線(xiàn)呈約40。的交角，槽寬約30~40m，槽耀 70余米，部分槽壁呈倒懸狀，槽內(nèi)自上而下由漂卵 石層、粉細(xì)砂層、古卵塊碎石層及卵石夾砂層充填。 耀槽段基礎(chǔ)采用兩道承重式防滲墻及五道橫隔 墻組成的空間框格結(jié)構(gòu)跨越左深槽，墻頂接導(dǎo)流明

在靜力計(jì)算的基礎(chǔ)上,取正常蓄水位靜力e-b模型計(jì)算應(yīng)力狀態(tài)作為動(dòng)力計(jì)算的初始應(yīng)力狀態(tài),對(duì)天池抽水蓄能水電站混凝土面板堆石壩進(jìn)行了三維動(dòng)力反應(yīng)與永久變形分析。

發(fā)展能夠合理評(píng)價(jià)面板堆石壩在施工期、蓄水期與地震期應(yīng)力與變形的數(shù)值分析方法對(duì)于面板堆石壩的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行具有重要的意義。本文開(kāi)發(fā)了三維彈塑性有限元分析程序,根據(jù)紫坪鋪筑壩堆石料單調(diào)和循環(huán)荷載大型三軸試驗(yàn)確定堆石料的廣義塑性模型參數(shù),對(duì)紫坪鋪面板堆石壩的施工、蓄水過(guò)程及汶川地震震害進(jìn)行了數(shù)值模擬,并與實(shí)際施工監(jiān)測(cè)和震害調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:數(shù)值計(jì)算得到的大壩在施工期、地震期的變形,地震后面板應(yīng)力分布及施工縫錯(cuò)臺(tái)均與實(shí)測(cè)結(jié)果規(guī)律一致。表明采用考慮壓力相關(guān)性的堆石料廣義塑性模型進(jìn)行面板堆石壩的施工期、蓄水期與地震期的全過(guò)程模擬是可行的。

在總結(jié)國(guó)內(nèi)外模型模擬經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),針對(duì)天池抽水蓄能電站壩址特點(diǎn),構(gòu)建不同靜動(dòng)力三維有限元分析方法,并給出計(jì)算流程,以期為工程的順利實(shí)施提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

　提出了一種新的堆石壩防滲結(jié)構(gòu),即復(fù)合防滲面板,并采用三維有限元方法對(duì)復(fù)合防滲面板堆石壩的應(yīng)力、變形進(jìn)行模擬計(jì)算分析,通過(guò)對(duì)壩體位移、壩體應(yīng)力、鋼筋混凝土面板撓度及應(yīng)力、復(fù)合土工膜的變形的計(jì)算,得出了有價(jià)值的結(jié)論,為復(fù)合土工膜及復(fù)合防滲面板的推廣應(yīng)用提供了理論參考依據(jù)。

結(jié)合四川省涼山州大橋水庫(kù)面板堆石壩實(shí)際觀(guān)測(cè)資料,利用ansys軟件對(duì)該壩進(jìn)行數(shù)值模擬,分析壩體位移及沉降量,并將數(shù)值仿真計(jì)算成果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比擬。研究結(jié)果表明,縱向分布?jí)误w中部位移最大,向兩岸逐漸降低;橫向分布?jí)误w軸線(xiàn)處沉降量最大,向上、下游逐漸降低,并基本穩(wěn)定。

中、小型面板堆石壩面板施工措施——滑模施工應(yīng)用于小型面板堆石壩中，具有造價(jià)低、工期短、效率高等優(yōu)點(diǎn)，并針該工程壩項(xiàng)較窄，壩頂布置情況，面板面積大，厚度較薄的特點(diǎn)，對(duì)面板砼施工工藝進(jìn)行介紹，介紹了面板堆石壩面板施工的方法及防裂措施?！　?/p>

　面板堆石壩施工期的面板溫度應(yīng)力是可能導(dǎo)致面板產(chǎn)生表面及貫穿性裂縫的主要應(yīng)力.結(jié)合在建的公伯峽面板堆石壩,考慮影響面板溫度應(yīng)力的各種因素,采用非線(xiàn)性有限元法對(duì)施工期的面板溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力進(jìn)行了全過(guò)程仿真分析,獲得了對(duì)面板混凝土施工具有重要意義的研究成果.

該文在綜合考慮擠壓式邊墻、面板、壩體相互作用的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了面板堆石壩面板溫度應(yīng)力的數(shù)值模擬方法并驗(yàn)證了其合理有效性,然后重點(diǎn)分析了擠壓式邊墻這種結(jié)構(gòu)對(duì)于面板堆石壩面板溫度應(yīng)力的影響規(guī)律。分別采用沈珠江雙屈服面彈塑性模型和清華彈塑性損傷模型描述堆石料和土與結(jié)構(gòu)接觸面,結(jié)合三維有限元分析方法計(jì)算了設(shè)置擠壓式邊墻以及面板與擠壓墻之間采用不同填料時(shí)面板的溫度應(yīng)力。在此基礎(chǔ)之上,從擠壓墻與面板接觸面的角度,提出了減小面板溫度應(yīng)力的措施,并進(jìn)行了計(jì)算論證。結(jié)果表明:擠壓式邊墻對(duì)于面板溫度應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生不利的影響;面板與擠壓墻之間的不同填料對(duì)面板溫度應(yīng)力有一定的影響;面板與擠壓墻之間設(shè)置瀝青油氈等填料有利于減小面板的溫度應(yīng)力。

介紹了佃石水庫(kù)混凝土面板堆石壩防滲面板型式設(shè)計(jì)調(diào)整情況。針對(duì)擠壓邊墻表面出現(xiàn)的較大范圍的凹面,經(jīng)方案分析比較,提出將防滲面板由平面型等厚面板調(diào)整為大致適應(yīng)凹面趨勢(shì)的折面型面板,加快了施工進(jìn)度,節(jié)約了施工成本,在技術(shù)上取得了成功。

針對(duì)重慶市金佛山混凝土面板堆石壩初步設(shè)計(jì)方案,通過(guò)靜力平面應(yīng)力變形分析計(jì)算,分析了壩體在竣工期、蓄水期的應(yīng)力變形分布規(guī)律,重點(diǎn)研究了主堆石孔隙率、次堆石材料對(duì)面板和趾板的應(yīng)力變形、周邊縫變位等的影響,為選取主堆石孔隙率、次堆石區(qū)筑壩材料提供依據(jù)。計(jì)算結(jié)果表明,主堆石孔隙率采用20.1%和19.1%均可行,次堆石筑壩材料采用弱風(fēng)化帶粉砂巖∶頁(yè)巖=7∶3和弱風(fēng)化帶粉砂巖∶頁(yè)巖=5∶5均是可行的。但是相對(duì)于其他方案,采用主堆石孔隙率為20.1%,次堆石筑壩材料為弱風(fēng)化帶粉砂巖∶頁(yè)巖=7∶3的方案,壩體、面板、趾板的應(yīng)力變形較小。

以重慶市金佛山混凝土面板堆石壩為例,采用鄧肯—張e-b非線(xiàn)性彈性模型對(duì)其進(jìn)行了靜力三維有限元應(yīng)力—應(yīng)變分析。結(jié)果表明,施工期和蓄水期壩體沉降量分別為71.55、73.75cm,占最大壩高的0.65%和0.67%;面板和趾板的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力均小于混凝土的抗壓與抗拉強(qiáng)度;面板最大沉降量分別為0.38、0.64cm,且位于面板中部;施工期面板順河向水平位移朝向上游,最大值僅為0.14cm;蓄水后面板順河向水平位移朝向下游,最大值為1.09cm;垂直縫和周邊縫的變形量較小,均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)混凝土面板的質(zhì)量要求越來(lái)越高，而混凝土面板堆石壩面板就是其中之一。在我國(guó)現(xiàn)階段，水利水電工程是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，混凝土面板堆石壩優(yōu)點(diǎn)顯著，近年來(lái)在我國(guó)水電事業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用?；诖耍疚木兔姘宥咽瘔?，面板砼施工進(jìn)行分析與研究，提高了壩體填筑施工進(jìn)度，有效保證了壩體填筑施工質(zhì)量，有效的促進(jìn)水利工程行業(yè)的快速發(fā)展。