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(guān)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(xiàn)有的拱壩應(yīng)力和穩(wěn)定安全度評價方法，并進行適當(dāng)改進，在此基礎(chǔ)上進行病險拱壩加固前后的整體安全度評價。主要研究內(nèi)容如下： (1)提出了改進的拱壩有限元等效應(yīng)力分析方法，將壩體分解為拱系和梁系，根據(jù)拱和梁的內(nèi)力平衡條件求解指定截面上的約束內(nèi)力，假定拱梁分析上的正應(yīng)力、剪應(yīng)力在拱、梁截面上的面單元內(nèi)呈

2、雙線性分布。并研究了網(wǎng)格尺寸對拱壩等效應(yīng)力的影響。 (2)對復(fù)雜地基上拱壩的受力分析提出采用兩種單元網(wǎng)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(xié)調(diào)問題，提出采用非一致網(wǎng)格協(xié)調(diào)位移解法來求解。推導(dǎo)出相應(yīng)的計算公式，通過算例驗證其正確性并指出實際應(yīng)用時應(yīng)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(yīng)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(yīng)力場模擬和等效應(yīng)力分析，可以判定裂縫發(fā)生的位置和實際觀測的結(jié)果是相吻合的。通過對雙河拱壩裂縫仿真和壩體應(yīng)力敏感性分析結(jié)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(nèi)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(shè)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