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文檔簡介
1、隨著我國經濟持續(xù)增長,電力能源短缺問題顯得日益突出。為了解決今后相當長時期內國家電力供應緊張的局面,需要在水能蘊藏豐富的地區(qū)修建更多的大容量電站和高水頭大壩。西南地區(qū)是我國水能資源富集地區(qū),地形特點多高山和峽谷,這為拱壩的修建提供了得天獨厚的條件。然而,該地區(qū)的地質條件極其復雜,高拱壩的修建面臨許多困難,同時也為高拱壩的建設提出新的挑戰(zhàn)。許多已有的實際工程建設經驗表明:在復雜基礎上修建拱壩,基礎處理是十分重要的。傳統(tǒng)觀念認為:拱壩基礎巖
2、體越完整越好,抗?jié)B性越強越好。為了達到這一目的,在工程實際建設中,一方面要求基礎巖體開挖至新鮮或微風化巖體,另一方面采用相當規(guī)模的基礎固結灌漿。目前所采用的固結灌漿方法、灌漿壓力以及灌漿量多少通常根據(jù)工程前期地質勘探和后期施工現(xiàn)場情況來確定,沒有現(xiàn)成的理論及科學依據(jù),往往造成巨大浪費。眾所周知,地基巖體的強度及變形能力在很大程度上決定拱壩的穩(wěn)定性及壩體應力場和位移場的分布,一般來說,基礎條件越好,壩體穩(wěn)定性越好,特別是壩高超過200米的
3、高拱壩,但這并不意味著壩基巖體越硬越好,相反,有時基礎巖體在強度適中時會有效改善壩體應力、變形及穩(wěn)定性。多數(shù)已建拱壩運行工況表明:在壩體尺寸、體形、運行荷載一定的情況下,拱壩的應力、變形和穩(wěn)定性與基礎變形模量密切相關。當其他工況及運行荷載一經確定,要想調整壩體應力、變形及穩(wěn)定性,只有通過改善基礎變形模量加以實現(xiàn)。另外,拱壩整體結構隨大壩澆筑、封拱不斷推進而逐漸形成的,壩體結構形式在施工過程中是變化的。正因為結構形式是變化的,在澆筑、封拱
4、過程中壩體承受的荷載形成的力學效應也是不斷變化的。而壩體澆筑、封拱、甚至蓄水過程是可以人為改變的,因此,在設計過程中,我們就可以人為選擇一種對壩體安全、經濟、施工均較為有利的施工過程,使拱壩既能安全施工渡汛和提前發(fā)揮經濟效益,又不至于產生危害壩體施工及后期運行的應力狀態(tài),因此有必要研究施工期封拱過程和蓄水過程對壩體應力的影響。 本文針對上述存在的問題,結合錦屏高拱壩地形和地質資料,利用多目標線性規(guī)劃方法,在大壩體型及運行工況一定
5、時,以壩基不同巖體變形模量作為設計變量,通過壩基巖體變形模量的優(yōu)化設計,尋求壩體最佳壓應力、拉應力、位移場分布以及穩(wěn)定性,更重要的是找出壩體應力場和位移場最佳狀況以及固結灌漿費用最低情況下不同高程壩基變形模量值的大小,為今后錦屏實際工程基礎處理提供有力的技術指導和智力支持。同時,根據(jù)施工組織設計提供的工程進度安排,初步擬定拱壩封拱高程的部位,并根據(jù)擬定的高程開展拱壩在施工期封拱及蓄水過程對拱壩應力場的影響及其優(yōu)化研究,為設計和施工提供新
6、的理論依據(jù)。具體內容包括: (1)在方法上,采用多目標線性規(guī)劃理論建立壩基變形模量優(yōu)化的數(shù)學模型和相應的數(shù)學處理手段。 (2)根據(jù)施工進度和不同高程澆筑混凝土的受力特點,選定不同的封拱方案及蓄水過程,并研究封拱蓄水過程對拱壩應力場的影響,同時建立優(yōu)化數(shù)學模型。 (3)軟件開發(fā)上,基于三峽大學已有的拱壩封拱溫度場優(yōu)化程序,增加相應優(yōu)化功能,形成新的計算程序。 (4)在應用上,結合大型通用數(shù)值計算軟件ANSY
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