基于有限元面板堆石壩降低面板拉應力工程措施

采用非線性有限元方法,對修建在深厚覆蓋層上的九甸峽混凝土面板堆石壩進行了深入研究,得到了大壩壩體應力應變、混凝土面板的應力應變、河床防滲墻的應力應變狀態(tài),以及面板周邊縫的變形分布情況,揭示了峽谷地區(qū)和深厚覆蓋層條件下面板堆石壩在各種工況下的應力應變規(guī)律,為工程設計提供依據(jù)。

采用三維有限元法對觀音巖面板堆石壩完建期(竣工期)和蓄水期的應力變形進行模擬計算,分析了不同時期壩體及面板的應力變形情況。計算結果表明,大壩應力變形滿足安全要求

用沈珠江建議的雙屈服面模型對洪家渡面板堆石壩進行了三維有限元分析.計算中考慮到堆石材料的非線性和模擬運行過程,采用了逐級增量與不平衡力修正迭代相結合的算法,經與中點增量法的結果對比,表明該算法是有效的.通過對堆石壩體在施工和逐級蓄水加載過程中的應力和變形分析,探討了壩體中某些特定單元在運行過程中的主應力軸旋轉狀態(tài).對于壩體中部單元,在填筑過程中,主應力軸的偏轉程度多在10°以內;蓄水加載時偏轉程度增加約20%.而對于壩體上下游單元,主應力軸偏轉則更加明顯.對τσ3平面、qp平面內的一些壩體單元的應力路徑比較表明,不論是施工還是蓄水加載,qp平面內的加載路徑均較為明確

以某已建工程為例,基于非線性鄧肯e-b本構模型,建立了施工期壩面過水面板堆石壩的有限元模型,探討了施工期壩面過水面板堆石壩的應力變形的分布與變化規(guī)律。計算結果表明:壩體應力變形主要是由自重引起的,汛期壩面過水引起的壩體附加應力變形較小,其結果都在合理的范圍之內,面板堆石壩汛期采用壩面過水度汛是安全可靠的。

旨在給面板堆石壩的設計提供有效的技術參數(shù),提出了科學合理的壩體分區(qū)以及面板與分縫的結構形式,數(shù)值模擬了面板堆石壩三維滲流問題,利用鄧肯-張e-b模型,基于有限元分析軟件ansys提供的二次開發(fā)程序,分析了混凝土面板堆石壩竣工期和蓄水期的應力變形.計算結果表明:蓄水期壩體最大橫斷面最大計算沉降約為147.5cm,約為壩高的1.2%,壩體最大主應力約為2.33mpa,面板的撓曲變形最大值約為14.88cm,壩體的應力和變形以及面板的變形均較小;岸坡地形對壩體和面板的應力變形有著明顯的影響,右岸陡邊坡及凸山梁,引起壩體和面板的變形梯度均較其他部位大.運用ansys模擬面板堆石壩三維滲流的應力應變合理可行.

在芹山水電站面板堆石壩一期面板澆筑完成后,二期面板尚未施工時遭遇洪水情況下,為了校核下游壩坡的穩(wěn)定,對面板堆石壩施工期的平面滲流進行了有限元分析,說明了計算方案的確定、模型的建立、參數(shù)的選取以及對結果的分析,提供了在施工期間復核大壩滲流安全的計算方法。

本文用鄧肯-張(duncan-chang)模型和雙屈服面彈塑性模型對國內一座180m高的面板壩進行了三維空間有限元非線性分析和彈塑性分析。結果表明,鄧肯模型不能反應堆石體的剪縮特性,計算的面板應力較大,下游坡變形方向與實測不符,而彈塑性模型的結果比較符合已有的經驗。

某混凝土面板堆石壩施工期滲流有限元分析——在芹山水電站面板堆石壩一期面板澆筑完成后，二期面板尚未施工時遭遇洪水情況下，為了校核下游壩坡的穩(wěn)定，對面板堆石壩施工期的平面滲流進行了有限元分析，說明了計算方案的確定、模型的建立、參數(shù)的選取以及對結果...

復合防滲面板堆石壩三維有限元分析——提出了一種新的堆石壩防滲結構，即復合防滲面板，并采用三維有限元方法對復合防滲面板堆石壩的應力、變形進行模擬計算分析，通過對壩體位移、壩體應力、鋼筋混凝土面板撓度及應力、復合土工膜的變形的計算，得出了有價值的...

dhps1094年9月 7j站．榆甄湃 銅街子水電站面板堆石壩有限元計算 ?設黧毒? ■要錒街予水電站左岸堆石壩原設計為瀝青混凝土斜墻堆石壩，靠i詳圉設計階愛改為面板堆石甥，文中 卜(f}3 1工程特點 銅街子工程左岸面板堆石壩，壘長434．593m， 最大壩高48m，分為探槽段、過渡段和牛石溪溝段三 段。探槽段樁號為堆0—0∞至堆o一144m，左側與 過菠段相連，右側與左岸擋水壩段相接。壩基大部分 為基巖，但左岸有一條南北向基巖探埋谷(簡稱左耀 槽)與壩軸線呈約40。的交角，槽寬約30~40m，槽耀 70余米，部分槽壁呈倒懸狀，槽內自上而下由漂卵 石層、粉細砂層、古卵塊碎石層及卵石夾砂層充填。 耀槽段基礎采用兩道承重式防滲墻及五道橫隔 墻組成的空間框格結構跨越左深槽，墻頂接導流明

在靜力計算的基礎上,取正常蓄水位靜力e-b模型計算應力狀態(tài)作為動力計算的初始應力狀態(tài),對天池抽水蓄能水電站混凝土面板堆石壩進行了三維動力反應與永久變形分析。

發(fā)展能夠合理評價面板堆石壩在施工期、蓄水期與地震期應力與變形的數(shù)值分析方法對于面板堆石壩的設計和安全運行具有重要的意義。本文開發(fā)了三維彈塑性有限元分析程序,根據(jù)紫坪鋪筑壩堆石料單調和循環(huán)荷載大型三軸試驗確定堆石料的廣義塑性模型參數(shù),對紫坪鋪面板堆石壩的施工、蓄水過程及汶川地震震害進行了數(shù)值模擬,并與實際施工監(jiān)測和震害調查結果進行了對比。結果表明:數(shù)值計算得到的大壩在施工期、地震期的變形,地震后面板應力分布及施工縫錯臺均與實測結果規(guī)律一致。表明采用考慮壓力相關性的堆石料廣義塑性模型進行面板堆石壩的施工期、蓄水期與地震期的全過程模擬是可行的。

在總結國內外模型模擬經驗的同時,針對天池抽水蓄能電站壩址特點,構建不同靜動力三維有限元分析方法,并給出計算流程,以期為工程的順利實施提供理論基礎和科學依據(jù)。

　提出了一種新的堆石壩防滲結構,即復合防滲面板,并采用三維有限元方法對復合防滲面板堆石壩的應力、變形進行模擬計算分析,通過對壩體位移、壩體應力、鋼筋混凝土面板撓度及應力、復合土工膜的變形的計算,得出了有價值的結論,為復合土工膜及復合防滲面板的推廣應用提供了理論參考依據(jù)。

結合四川省涼山州大橋水庫面板堆石壩實際觀測資料,利用ansys軟件對該壩進行數(shù)值模擬,分析壩體位移及沉降量,并將數(shù)值仿真計算成果與實測數(shù)據(jù)進行比擬。研究結果表明,縱向分布壩體中部位移最大,向兩岸逐漸降低;橫向分布壩體軸線處沉降量最大,向上、下游逐漸降低,并基本穩(wěn)定。

中、小型面板堆石壩面板施工措施——滑模施工應用于小型面板堆石壩中，具有造價低、工期短、效率高等優(yōu)點，并針該工程壩項較窄，壩頂布置情況，面板面積大，厚度較薄的特點，對面板砼施工工藝進行介紹，介紹了面板堆石壩面板施工的方法及防裂措施?！　?/p>

　面板堆石壩施工期的面板溫度應力是可能導致面板產生表面及貫穿性裂縫的主要應力.結合在建的公伯峽面板堆石壩,考慮影響面板溫度應力的各種因素,采用非線性有限元法對施工期的面板溫度場和溫度應力進行了全過程仿真分析,獲得了對面板混凝土施工具有重要意義的研究成果.

該文在綜合考慮擠壓式邊墻、面板、壩體相互作用的基礎上開發(fā)了面板堆石壩面板溫度應力的數(shù)值模擬方法并驗證了其合理有效性,然后重點分析了擠壓式邊墻這種結構對于面板堆石壩面板溫度應力的影響規(guī)律。分別采用沈珠江雙屈服面彈塑性模型和清華彈塑性損傷模型描述堆石料和土與結構接觸面,結合三維有限元分析方法計算了設置擠壓式邊墻以及面板與擠壓墻之間采用不同填料時面板的溫度應力。在此基礎之上,從擠壓墻與面板接觸面的角度,提出了減小面板溫度應力的措施,并進行了計算論證。結果表明:擠壓式邊墻對于面板溫度應力會產生不利的影響;面板與擠壓墻之間的不同填料對面板溫度應力有一定的影響;面板與擠壓墻之間設置瀝青油氈等填料有利于減小面板的溫度應力。

介紹了佃石水庫混凝土面板堆石壩防滲面板型式設計調整情況。針對擠壓邊墻表面出現(xiàn)的較大范圍的凹面,經方案分析比較,提出將防滲面板由平面型等厚面板調整為大致適應凹面趨勢的折面型面板,加快了施工進度,節(jié)約了施工成本,在技術上取得了成功。

針對重慶市金佛山混凝土面板堆石壩初步設計方案,通過靜力平面應力變形分析計算,分析了壩體在竣工期、蓄水期的應力變形分布規(guī)律,重點研究了主堆石孔隙率、次堆石材料對面板和趾板的應力變形、周邊縫變位等的影響,為選取主堆石孔隙率、次堆石區(qū)筑壩材料提供依據(jù)。計算結果表明,主堆石孔隙率采用20.1%和19.1%均可行,次堆石筑壩材料采用弱風化帶粉砂巖∶頁巖=7∶3和弱風化帶粉砂巖∶頁巖=5∶5均是可行的。但是相對于其他方案,采用主堆石孔隙率為20.1%,次堆石筑壩材料為弱風化帶粉砂巖∶頁巖=7∶3的方案,壩體、面板、趾板的應力變形較小。

以重慶市金佛山混凝土面板堆石壩為例,采用鄧肯—張e-b非線性彈性模型對其進行了靜力三維有限元應力—應變分析。結果表明,施工期和蓄水期壩體沉降量分別為71.55、73.75cm,占最大壩高的0.65%和0.67%;面板和趾板的壓應力和拉應力均小于混凝土的抗壓與抗拉強度;面板最大沉降量分別為0.38、0.64cm,且位于面板中部;施工期面板順河向水平位移朝向上游,最大值僅為0.14cm;蓄水后面板順河向水平位移朝向下游,最大值為1.09cm;垂直縫和周邊縫的變形量較小,均能滿足設計要求。

隨著科技的不斷進步，人們對混凝土面板的質量要求越來越高，而混凝土面板堆石壩面板就是其中之一。在我國現(xiàn)階段，水利水電工程是我國國民經濟的重要組成部分，發(fā)揮著至關重要的作用，混凝土面板堆石壩優(yōu)點顯著，近年來在我國水電事業(yè)中得到了廣泛應用?；诖?，本文就面板堆石壩，面板砼施工進行分析與研究，提高了壩體填筑施工進度，有效保證了壩體填筑施工質量，有效的促進水利工程行業(yè)的快速發(fā)展。