病險拱壩裂縫模擬分析及整體安全度評價研究.pdf

1、病險拱壩的開裂模擬分析和安全性評價是目前工程界十分關注的課題，本文以雙河拱壩為例模擬病險拱壩的裂縫發(fā)生和發(fā)展過程，從而分析裂縫成因，綜合現有的拱壩應力和穩(wěn)定安全度評價方法，并進行適當改進，在此基礎上進行病險拱壩加固前后的整體安全度評價。主要研究內容如下： (1)提出了改進的拱壩有限元等效應力分析方法，將壩體分解為拱系和梁系，根據拱和梁的內力平衡條件求解指定截面上的約束內力，假定拱梁分析上的正應力、剪應力在拱、梁截面上的面單元內呈

2、雙線性分布。并研究了網格尺寸對拱壩等效應力的影響。 (2)對復雜地基上拱壩的受力分析提出采用兩種單元網格簡化計算分析過程，如地基采用四面體單元而壩體采用六面體單元。針對由此帶來的交界面不協調問題，提出采用非一致網格協調位移解法來求解。推導出相應的計算公式，通過算例驗證其正確性并指出實際應用時應注意的問題。 (3)病險拱壩的裂縫大多是由溫度荷載引起的，本文給出了拱壩施工和蓄水期溫度場及徐變應力場的求解方法。通過考慮施工期及

3、運行期過程的溫度場及綜合應力場模擬和等效應力分析，可以判定裂縫發(fā)生的位置和實際觀測的結果是相吻合的。通過對雙河拱壩裂縫仿真和壩體應力敏感性分析結果表明溫降是壩體裂縫開展的主要外因，壩基材料的極度不均勻是壩體裂縫發(fā)生的內因。 (4)對已知裂縫位置的病險拱壩開裂模擬分析，提出了在裂縫發(fā)生處設置接觸單元以模擬裂縫的張開閉合過程的簡化分析方法，文中通過算例驗證了該方法的可行性。通過對雙河拱壩仿真模擬，證明裂縫發(fā)生的時間和范圍與實際情況是