混凝土面板堆石壩變形特性三維有限元仿真分析.pdf

1、混凝土面板堆石壩現(xiàn)已成為世界上公認(rèn)的一種比較經(jīng)濟(jì)的壩型,該壩型自20世紀(jì)80年代引入我國(guó)以來(lái)得到了蓬勃的發(fā)展,現(xiàn)已成為我國(guó)水利水電建設(shè)事業(yè)最具比選的壩型之-。近些年來(lái),隨著人們?cè)趶?qiáng)震、高寒、深厚覆蓋層和復(fù)雜工程地質(zhì)上筑壩,面板的變形、應(yīng)力及周邊縫、面板縫的止水結(jié)構(gòu)就成為面板堆石壩安全的關(guān)鍵。如何盡量減小面板的變形、如何保證面板的應(yīng)力在許可范圍內(nèi)、如何選擇、設(shè)置止水形式使之適應(yīng)縫的變形都是人們?cè)絹?lái)越關(guān)心的問(wèn)題,因此,深入分析影響面板堆石壩

2、面板及堆石料變形的影響因數(shù),周邊縫、面板縫和趾板縫的變形情況對(duì)于全面了解面板堆石壩的工作性能,確保壩體安全工作,以及為以后的面板堆石壩設(shè)計(jì)、施工提供技術(shù)參考等都具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。 本文主要針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,全文共分為兩大部分。 第一部分首先對(duì)面板堆石壩三維有限元計(jì)算本構(gòu)模型進(jìn)行總結(jié)分析,選出比較適合本文計(jì)算的本構(gòu)。其次對(duì)混凝土面板堆石壩的應(yīng)力變形特性進(jìn)行分析總結(jié),分析總結(jié)出堆石體及面板的應(yīng)力變形特性

3、規(guī)律及變形的影響因素、面板垂直縫及周邊縫受力變形特點(diǎn)。最后建立九龍河某水電站混凝土面板堆石壩的三維計(jì)算模型,對(duì)水電站面板堆石壩在竣工期和蓄水期兩種工況下的應(yīng)力變形進(jìn)行模擬計(jì)算。計(jì)算總結(jié)得出,該電站大壩是安全的,但在蓄水期面板上出現(xiàn)了較大的拉應(yīng)力區(qū),且最大拉應(yīng)力已經(jīng)超出了混凝土的最大承受值,在壩體的兩側(cè)靠近山體附近垂直縫的拉張較大,應(yīng)采取措施改善面板及垂直縫的受力情況。 第二部分是對(duì)水電站直線型混凝土面板堆石壩改為拱型混凝土面板堆

4、石壩的可行性進(jìn)行研究。主要是建立拱型混凝土面板堆石壩的三維計(jì)算模型,對(duì)壩體、面板、垂直縫及周邊縫應(yīng)力變形情況進(jìn)行計(jì)算,并與直線型混凝土面板堆石壩的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明以拱型混凝土面板堆石壩代替直線型混凝土面板堆石壩,可以有效地降低面板靠近兩岸部位的拉應(yīng)力區(qū),且不顯著增加面板中央部位的壓應(yīng)力,同時(shí)也有效的降低了垂直縫的拉開(kāi)程度。因此,拱型面板堆石壩、折線型面板更有利于大壩的安全。 本文的研究不僅為九龍河某水電站工程的安全