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(yīng)的一種壩型,它既具有碾壓混凝土的特點(diǎn),又具有重力壩特點(diǎn),還具有拱壩的受力特征,受力狀態(tài)非常復(fù)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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn). 高重力拱壩結(jié)合了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形、地質(zhì)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(jié)構(gòu),同時(shí),與壩體混凝土接觸的巖體基礎(chǔ)在應(yīng)力較大情況下處于彈塑性狀態(tài),因此,需要對(duì)其進(jìn)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(yīng)用,使得重力拱壩的非線性分析更加便捷.碾壓混凝土技術(shù)研究的逐步深入,也為碾壓混凝土壩的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),我國(guó)把碾壓混凝土高壩筑壩技術(shù)研究列為"八五"、"九五"國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)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(lǐng)先水平.但作為碾壓混凝土重力拱壩,還存在很多需要進(jìn)一步研究的課題,如重力拱壩的分縫、封拱灌漿、體型設(shè)計(jì)、拱效應(yīng)分析、壩體材料、壩體-壩基-庫(kù)水的

3、耦合等都還有一定的發(fā)展空間. 本文結(jié)合巴基斯坦高摩贊碾壓混凝土重力拱壩的工程實(shí)例,通過(guò)三維有限元非線性分析,對(duì)壩體應(yīng)力、位移等進(jìn)行分析,主要內(nèi)容包括: (1) 應(yīng)用彈塑性理論,把壩體和壩基接觸面作為接觸單元進(jìn)行非線性分析,擴(kuò)展了非線性分析在工程領(lǐng)域的應(yīng)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(yīng)力分布狀態(tài)和分布特征以及最大應(yīng)力出現(xiàn)的位置和應(yīng)力控制的標(biāo)準(zhǔn). (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(guó)際工程經(jīng)驗(yàn),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(duì)壩體應(yīng)力的影響,建議采取一定的溫度控制措施,限制壩體溫度應(yīng)力. (5) 探討壩體應(yīng)力對(duì)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(yīng)力范圍內(nèi)工作運(yùn)行. (6) 應(yīng)用時(shí)程法,對(duì)壩體進(jìn)行動(dòng)力分析,研究地震效應(yīng)對(duì)壩體-壩基系統(tǒng)的應(yīng)力影響和壩體.壩基一庫(kù)水的