考慮變溫荷載作用的混凝土面板堆石壩應(yīng)力應(yīng)變仿真研究.pdf

1、混凝土面板堆石壩由于其經(jīng)濟(jì)、安全、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在我國壩工建設(shè)中越來越顯示出其強(qiáng)有力的競爭性，近年來在國內(nèi)外獲得了廣泛的推廣和發(fā)展，現(xiàn)已逐漸成為許多工程的首選壩型。在我國，雖然面板壩筑壩技術(shù)的引入較晚，但起點(diǎn)高、發(fā)展迅猛。目前，我國在混凝土面板筑壩技術(shù)方面已躋身世界先進(jìn)水平行列，積累了較豐富的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)。而且，在混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法的研究方面也得到了迅速的發(fā)展，包括混凝土面板壩二維、三維有限元分析等一批科研

2、成果的取得，對于混凝土面板堆石壩筑壩技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。然而，面板堆石壩在我國雖然經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，但其復(fù)雜的模擬計(jì)算手段仍然是當(dāng)今困擾水工界的一個難題，一個好的計(jì)算程序，不僅能使計(jì)算結(jié)果更加合理、準(zhǔn)確的，而且應(yīng)該具有方便、通用、易于操作、有推廣價(jià)值的優(yōu)點(diǎn)，這樣才能夠更好地為工程界服務(wù)，然而，這恰恰是目前所需要進(jìn)一步研究的關(guān)鍵課題之一；另外，堆石壩混凝土面板應(yīng)力計(jì)算歷來是工程界關(guān)心的難題，也是面板堆石壩計(jì)算分析的關(guān)鍵

3、問題之一，但其量值又是最難以確定的，計(jì)算過程中如果考慮變溫荷載的作用，會對混凝土面板應(yīng)力分布帶來什么樣的影響，需要做進(jìn)一步的分析與論證。本論文首先利用adina友好的開發(fā)平臺對adina軟件進(jìn)行材料本構(gòu)E-B模型的二次開發(fā)，使之能應(yīng)用于混凝土面板堆石壩的計(jì)算模擬。在軟件中運(yùn)用單元生死、時(shí)間函數(shù)、時(shí)間步的聯(lián)合設(shè)置實(shí)現(xiàn)了分級加載來模擬堆石壩逐層填筑的施工過程；采用面—面接觸單元模擬了面板與墊層的接觸；利用彈簧單元模擬了面板周邊縫、豎向縫的張

4、開、沉降、剪切變形。最后，通過工程算例模擬面板堆石壩施工期與蓄水期應(yīng)力變形，并以大量圖表分析了計(jì)算結(jié)果，同時(shí)通過與實(shí)測資料的對比考證以驗(yàn)證所開發(fā)成果的可靠性。另外，本文對施工期考慮變溫荷載作用時(shí)面板應(yīng)力分布問題進(jìn)行了計(jì)算分析，通過對不考慮變溫荷載、考慮變溫荷載情況的面板應(yīng)力分布結(jié)果進(jìn)行了對比，最終確定了兩者的差異，分析了考慮變溫荷載時(shí)對面板應(yīng)力分布的影響，總結(jié)出考慮變溫荷載作用下混凝土面板應(yīng)力分布規(guī)律，為堆石壩混凝土面板應(yīng)力計(jì)算時(shí)如何考

5、慮變溫荷載影響提出了一種探索性的思路。本文的研究成果主要包括：基于adina的E-B材料本構(gòu)開發(fā)以及工程實(shí)例驗(yàn)證；提出并建立混凝土面板與墊層之間接觸面溫度場、溫度應(yīng)力計(jì)算模型；堆石壩混凝土面板考慮變溫荷載作用下應(yīng)力分布規(guī)律研究。本文的研究成果能為混凝土面板堆石壩應(yīng)力變形計(jì)算提供一個界面友好、易于操作、計(jì)算功能強(qiáng)大、前后處理功能強(qiáng)大的有限元計(jì)算工具；同時(shí)通過對面板在變溫荷載影響下面板應(yīng)力分布規(guī)律的研究，為堆石壩面板應(yīng)力計(jì)算時(shí)如何考慮變溫荷