分區(qū)混凝土重力壩的優(yōu)化研究.pdf

1、重力壩是一種非常重要的水工建筑物。在水壓力及其他荷載作用下，重力壩主要依靠由壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求，依靠壩體自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力來抵消由水壓力引起的壩踵拉應(yīng)力。對重力壩進行應(yīng)力分析的目的是為了檢驗大壩在施工期和運行期各部分是否滿足強度要求，尤其是壩踵處的拉應(yīng)力是否滿足混凝土的抗拉強度要求，同時也是為研究、解決設(shè)計和施工中的某些問題，如壩體混凝土分區(qū)和某些部位的配筋等提供依據(jù)。
　　 當混凝土重力壩由同一種混凝土材料組成時

2、，在水壓力作用下，壩體各部分的應(yīng)力分布很不均勻，壩踵附近容易出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，壩趾附近容易出現(xiàn)較大的壓應(yīng)力。相應(yīng)的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力是大壩設(shè)計的重要依據(jù)。如何控制壩踵最大拉應(yīng)力與壩趾最大壓應(yīng)力一直是重力壩設(shè)計中的關(guān)鍵問題。以往在設(shè)計和施工混凝土重力壩時，實際上也對混凝土進行了分區(qū)，在不同區(qū)采用不同標號的混凝土，但沒有就減小壩踵附近的拉應(yīng)力和壩趾附近的壓應(yīng)力進行優(yōu)化研究。本文把功能梯度材料的思想引入重力壩中，在壩體不同區(qū)域應(yīng)用不同彈性

3、模量的混凝土材料，使其具有功能梯度的特性，進而可以改善重力壩壩體應(yīng)力分布情況，從而達到減小壩踵附近拉應(yīng)力和壩趾附近壓應(yīng)力的目的。通過ANSYS有限元軟件對多種分區(qū)方案的重力壩進行應(yīng)力分析，比較各種分區(qū)情形下壩體關(guān)鍵點的應(yīng)力大小，找出最合理的分區(qū)方案。通過比較分析可知，在壩踵附近區(qū)域采用彈性模量較小的混凝土材料，可以使壩踵的拉應(yīng)力大大減小，這樣改善了壩體應(yīng)力分布情況，提高了結(jié)構(gòu)的承載力，對壩體的安全有利，進而可以減少工程量，降低工程成本，