碾壓混凝土重力拱壩非線性有限元分析.pdf

1、碾壓混凝土重力拱壩是重力壩斷面并存在拱效應的一種壩型,它既具有碾壓混凝土的特點,又具有重力壩特點,還具有拱壩的受力特征,受力狀態(tài)非常復雜.碾壓混凝土具有施工速度快、水泥用量少、水化熱溫升低、施工工藝簡單等優(yōu)點. 高重力拱壩結合了現(xiàn)場實際地形、地質情況,充分利用拱的作用將上游的水荷載傳到兩岸壩基,是一種高度超靜定結構,同時,與壩體混凝土接觸的巖體基礎在應力較大情況下處于彈塑性狀態(tài),因此,需要對其進行三維有限元非線性分析.

2、隨著彈塑性理論的發(fā)展,非線性有限元的廣泛應用,使得重力拱壩的非線性分析更加便捷.碾壓混凝土技術研究的逐步深入,也為碾壓混凝土壩的發(fā)展奠定了基礎,我國把碾壓混凝土高壩筑壩技術研究列為"八五"、"九五"國家重點科技攻關項目,目前在混凝土配合比、分層碾壓、溫度控制、封拱灌漿、壩體分縫等方面已處于世界領先水平.但作為碾壓混凝土重力拱壩,還存在很多需要進一步研究的課題,如重力拱壩的分縫、封拱灌漿、體型設計、拱效應分析、壩體材料、壩體-壩基-庫水的

3、耦合等都還有一定的發(fā)展空間. 本文結合巴基斯坦高摩贊碾壓混凝土重力拱壩的工程實例,通過三維有限元非線性分析,對壩體應力、位移等進行分析,主要內容包括: (1) 應用彈塑性理論,把壩體和壩基接觸面作為接觸單元進行非線性分析,擴展了非線性分析在工程領域的應用空間. (2) 研究碾壓混凝土重力拱壩在不同的荷載組合工況下的應力分布狀態(tài)和分布特征以及最大應力出現(xiàn)的位置和應力控制的標準. (3) 研究壩體變位大小和壩

4、體變形的范圍,比較其它工程及國際工程經驗,探索碾壓混凝土重力拱壩壩體變位控制范圍. (4) 研究溫度荷載對壩體應力的影響,建議采取一定的溫度控制措施,限制壩體溫度應力. (5) 探討壩體應力對壩體混凝土材料和壩基巖體彈性模量的敏感性,尋找適合工程的筑壩材料,建議提高壩基彈性模量,以利于壩體在允許應力范圍內工作運行. (6) 應用時程法,對壩體進行動力分析,研究地震效應對壩體-壩基系統(tǒng)的應力影響和壩體.壩基一庫水的