基于有限元與尖點(diǎn)突變理論的拱壩整體安全性研究.pdf

1、拱壩是水工建筑物中一種重要的壩型,相對(duì)于其他壩型而言,既經(jīng)濟(jì)安全、結(jié)構(gòu)合理,又外形美觀,這些優(yōu)勢(shì)在高壩中尤為明顯。因此,在國(guó)內(nèi)外的高壩建設(shè)中普遍采用拱壩。
　　拱壩因其自身特點(diǎn),在水利水電樞紐布置設(shè)計(jì)中,較之其他壩型問(wèn)題多、難度大。另外,拱壩體型也變化多樣,有許多問(wèn)題亟待解決。近些年來(lái),我國(guó)的拱壩建設(shè)有了巨大的發(fā)展,與此同時(shí),拱壩的應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算、壩肩的穩(wěn)定分析、動(dòng)力分析與抗震、溫控、灌漿以及地基處理工程措施,拱壩優(yōu)化等技術(shù)也有著長(zhǎng)

2、足的進(jìn)步。伴隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的逐步實(shí)施以及國(guó)家電力能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,西南地區(qū)涌現(xiàn)出一大批已建和待建的高拱壩,往往這些壩基巖體地質(zhì)條件比較復(fù)雜,其設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法都沒(méi)有特定的依據(jù)可循,因此給拱壩的穩(wěn)定分析和安全評(píng)價(jià)提出了許多挑戰(zhàn)。
　　本文以布桑加拱壩為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行不同工況下的非線性和動(dòng)力分析,其中,壩體和基巖使用不同的單元模型和破壞準(zhǔn)則,得出不同工況下的應(yīng)力與位移值、彌散裂縫的分布情況等特征參數(shù)。將巖土工程中的尖點(diǎn)突變理論引入

3、到對(duì)拱壩整體安全度的求解中,解決了在非線性分析中采用超載法和強(qiáng)降法如何準(zhǔn)確判斷結(jié)構(gòu)荷載的整體破壞問(wèn)題,運(yùn)用數(shù)學(xué)擬合的方法為求解壩體安全系數(shù)K提供了一種有效的方法。通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬和拱壩優(yōu)化程序的計(jì)算結(jié)果分析表明:在應(yīng)力求解中數(shù)值模擬方法因其產(chǎn)生了應(yīng)力集中現(xiàn)象,求得的結(jié)果在角緣處的應(yīng)力值明顯要大于拱壩優(yōu)化程序計(jì)算值;在安全度求解過(guò)程中數(shù)值計(jì)算結(jié)果相對(duì)于優(yōu)化程序結(jié)果較小,更接近于實(shí)際情況。本文針對(duì)左壩肩地質(zhì)缺陷部分采用了高壓固結(jié)灌漿的工程處理