基于ADINA软件的堆石坝仿真计算方法

【目的】在有限元软件ADINA自身开发的应用基础上,寻求适用于面板堆石坝的仿真方法。【方法和过程】采用Duncan E-B本构模型,并将其编程嵌入到ADINA软件,对某工程实例进行数值计算验证,同时实现了三维坝体的施工和蓄水仿真模拟。【结果】堆石坝坝体的垂直位移最大值发生在坝体的中部,约为坝高的1/2~1/3处,为0.510m,占坝高的0.55%,在堆石坝沉降变形范围内。水平方向的最大位移在坝高的中下部1/3处,并且在下游坝坡方向。大主应力和小主应力自上而下逐渐增加,最大的应力值坝体中心线的坝基处。【结论】通过计算结果得出,在有限元软件ADINA上开发的计算程序所得出的位移和应力计算数据与工程监测的结果近似,且符合模拟施工逐级加荷的模拟工序。故该方法是可以对实际工程堆石坝的应力变形进行分析。     

老虎口水库面板坝应力应变分析

青海省海西州老虎口水库坝型为混凝土面板堆石坝,坝高40.2m,河床趾板部位坐落在深厚覆盖层上,砂砾石最大厚度达67.0m。因此有必要对大坝进行应力应变分析,了解深厚覆盖层上面板坝的应力变形规律,为大坝分区设计和优化提供依据。     

镶嵌面板堆石坝应力变形特性研究

堆石体变形控制与面板防裂是300m级超高面板堆石坝建设的关键难题。本文基于在常规面板堆石坝,采用设置坝踵混凝土结构及高模量区,提出了镶嵌面板堆石坝这种新坝型,利用优化坝体分区、提高部分堆石体模量及减小面板斜长来改善坝体及面板的应力变形特点。通过对拟定的三种方案的有限元仿真计算,计算结果表明:设置高模量分区的镶嵌面板坝比常规面板坝蓄水期坝体铅直位移减小15.94%,向下游水平位移减小15.34%,堆石体大、小主应力基本不变;混凝土面板挠度减小37.09%,顺坡向拉应力减小90.08%。镶嵌混凝土面板堆石坝对坝体变形、面板应力大小及分布规律均有所改善,对300m级面板堆石坝建设具有重要科学意义和实际应用价值。     

面板堆石坝的面板数值仿真计算

在ADINA软件提供完善的二次开发功能基础上,对面板堆石坝的面板进行应力变形数值分析。采用DuncanE-B本构模型,并将其编程嵌入到ADINA软件,对某工程实例进行数值计算。研究表明堆石坝坝体的垂直位移最大值发生在坝体的中部,约为坝高的1/2～1/3处,为0.510m;水平位移最大值发生在坝体的中下部,约为坝高的1/3,且靠近坝坡处。竣工期和蓄水期的面板轴向位移都指向河谷中心线,面板的最大挠度0.25m和0.33m。ADINA二次开发程序计算的位移和应力结果符合模拟施工逐级加荷的计算规律。计算结果是可靠的,能够进行实际堆石坝的应力变形分析。     

沥青混凝土心墙堆石坝有限元分析

本文采用非线性本构模型分析沥青混凝土心墙堆石坝的应力和变形规律.以某沥青混凝土心墙堆石坝为工程实例,在仔细分析了堆石料和沥青混凝土材料性质的基础上,以邓肯双曲线模型作为堆石料和沥青混凝土材料的本构模型,运用有限单元法,分析得到大坝坝体和心墙的应力变形分布规律.本文有关研究成果,对于认识沥青混凝土心墙堆石坝坝体工作性态及大坝安全性能是有一定的帮助.     

深覆盖层上堆石坝地震动力分析

基于在静力分析中采用邓肯E-B本构模型,动力分析中采用等效的算法,以某堆石坝为例,运用三维非线性静力和动力叠加的方法,模拟了大坝的施工和蓄水的过程,计算分析了坝体和坝基在覆盖层上的动力反应。由于本大坝缺少实验室土样液化试验,采用了工程中常用的seed方法进行等效类比。根据分析结果,建议可考虑对坝脚区域覆盖层进行加固处理,提高其密实度和排水性能,以增强其抗液化安全性。     

基于子结构有限元法的面板堆石坝挤压破坏机理分析

面板结构性破损问题已成为了影响高面板堆石坝安全建设及运行的核心问题。基于天生桥一级面板堆石坝发生的面板挤压破坏,建立了面板-垂直缝-堆石体子结构模型,通过施加法向水压力及轴向水平位移,分析面板混凝土及垂直缝部位的挤压应力和应变,揭示面板发生挤压破损的机理。结果表明:面板在坝轴线方向为分块结构,水压力作用引起的面板向下游方向的挠曲变形将导致垂直缝处呈现上游表面压紧、下游底部张开趋势,垂直缝面上压力表现为表面大、底部小的分布形态,形成面板垂直缝面上部应力集中,随着坝轴向位移的增加,向河床中部面板的挤压集中应力逐渐加剧,最终导致垂直缝处两侧混凝土的挤压破坏。     

有限元法在船闸闸首结构设计中的应用

规范算法在应用于船闸闸首的结构分析中,因未考虑地基材料非线性及三维结构的整体性对结构计算的影响,不能较真实地模拟闸首地基整体受力变形情况,进而影响到船闸结构设计。针对这些问题,本文以某大型船闸下闸首为例,建立闸首-地基三维有限元模型,考虑地基的材料非线性,地基模型采用邓肯-张的E-B模型,使用ABAQUS软件分析运行工况下闸首的应力分布规律及变形特点。结果表明,规范算法在船闸设计中总体安全富余度较大,但在闸门附近的边墩截面和边墩与底板交角处是偏不安全的。     

桩-网复合地基承载及变形特性的三维数值分析

采用有限元程序,利用数值分析的方法,讨论了桩-网复合地基承载及变形特性。对不同荷载水平下复合地基中单桩荷载传递特性、桩间土的沉降、桩间土上的应力及桩土应力比的变化规律进行了分析;同时分析了复合褥垫层的变形模量以及分层地基中第一层土的物性参数对桩土应力比和复合地基中土表面沉降及差异沉降的影响。     

软土地基上扩容改造船闸工程上闸首应力变形研究

扬州市某船闸工程已建成通航四十多年,长期处于超负荷运行状态,结构、设备破损老化,存在诸多安全隐患,已影响到船闸的安全运行,为保证船闸运输畅通及保障人民生命财产安全,对该船闸工程进行扩容改造工作。为研究软土地基上扩容改造船闸工程上闸首结构设计的合理性,根据相关地质、地形及设计资料,建立了该船闸上闸首结构连同软土地基的三维有限元模型,计算分析了该上闸首的应力变形特性,确定了闸首沉降符合一般变形规律,闸首底板拉应力值较大,超过混凝土允许拉应力值,应力分析成果为配筋设计提供了理论依据,可为类似闸首设计提供一定借鉴。     

胶凝砂砾石坝在砂卵砾石深覆盖层基础上的应用

目前国内外工程实例的胶凝砂砾石坝均选用岩石基础作为建基面,在砂卵砾石覆盖层基础建设胶凝砂砾石坝尚未有先例。结合岷江犍为航电枢纽工程库区防洪堤工程实例,利用材料力学法和有限元法探讨在砂卵砾石深覆盖层基础上采用胶凝砂砾石坝。进行截面设计、稳定及应力分析、坝体构造设计及防渗设计等,并提出砂卵砾石深覆盖层基础上建设胶凝砂砾石坝的地基处理方案。     

云南某尾矿坝渗流三维计算分析

针对云南某尾矿库蓄水后可能存在的绕坝渗漏问题,在充分分析坝址区工程地质和水文地质特征的基础上,建立坝址区三维有限元计算模型,计算分析二期满库洪水和正常运行工况下地下水的渗流情况。计算结果表明,下游坝坡坡脚处地基渗流溢出处的水力梯度较大,建议在下游坡脚3~5 m范围内地基土层表面布设厚度为0.8~1.0 cm的透水反滤碎石层;同时,由于坝基渗漏量较大,建议在坝体底部铺设土工膜,减少两岸绕渗,降低坝体的浸润线。     

深厚软土地基上插入式钢圆筒的结构稳定性

结合港珠澳大桥岛隧工程东人工岛工程实例,基于 PLAXIS 3D 有限元软件计算平台,利用可同时考虑剪切硬化和压缩硬化的土体弹塑性本构模型 Hardening-soil model,对深插式大直径钢圆筒岛壁结构三维数值计算展开研究,分析施工全过程中各控制工况下钢圆筒的变位情况,并与二维理论计算和现场实测位移相验证,探讨深厚软黏土地基上大圆筒结构的变形与稳定特性。结果表明,三维数值模拟钢圆筒位移和实测位移相近,两者均大于二维平面等效计算位移值;当钢圆筒有足够的直径和埋深时,即使其插入深厚软黏土地基,水平和竖向变位均较大,但是其结构稳定性也较好。分析成果对类似工程以及大直径钢圆筒结构在软土地基上的推广应用具有一定的参考意义。     

楼庄子水库大坝安全监测设计

本文结合楼庄子水库工程坝体特点,依据土石坝安全监测规范,针对坝体结构、坝基深厚覆盖层等特点,主要论述了粘土心墙坝安全监测设计。主要包括设置监测仪器的目的、仪器的布置及采用仪器的类型。     

挤密砂桩复合地基非线性沉降的计算方法

港珠澳大桥工程是国内首次大规模采用高置换率挤密砂桩复合地基的工程,该复合地基的沉降变形计算方法经验性较强,计算结果往往差异较大,因此进行承压板边长为5.4 m的大型复合地基荷载试验以验证设计参数。采用双曲线模型对该荷载试验的荷载-沉降曲线进行拟合,建立考虑地基非线性变形的切线模量与附加应力之间的关系,验证切线模量法沉降计算方法的可行性。同时分别采用该方法和规范方法对复合地基在主体结构荷载作用下的地基沉降进行计算对比。结果表明,采用考虑地基非线性变形的切线模量法计算结果更接近实测值。     

路堤荷载作用下水泥土搅拌桩复合地基的工作性状

采用有限元数值计算方法,针对路堤荷载作用下水泥土搅拌桩复合地基的地表沉降、下卧层沉降、桩体上部、下部的刺入变形、地基土侧向变形等进行系统研究,探讨桩体和土工格栅的应力变化规律,可为类似工程的设计、施工提供参考.     

大悬挑钢箱梁三维仿真分析

以武汉市二环线大悬挑钢箱梁为例,采用三维有限元,建立以顶板、底板、腹板及横隔板等单元件组成的三维仿真模型,研究了各个单元件的受力和变形特征。结果表明：大悬挑钢箱梁面板横向应力水平数倍于常规钢箱梁,在支撑附近横向应力与纵向应力一样都为控制性因素;三维仿真模型也可分析支座横隔板和挑臂等局部构件的应力;根据结构的受力特征可有效地进行结构优化调整。     

深埋式薄壁圆筒结构在滩海地基中的受力特性数值模拟

建立三维有限元模型,分析深埋式薄壁圆筒结构在施工工况和使用工况下的结构变形位移、内力分布、基底应力分布、结构-土体间土压力分布,并对比分析了有限元计算结果及规范法计算结果。结果表明,有限元法计算出来的土压力中下段分布呈现"凸肚子"形状,与结构实际受力状态更加接近,有限元计算边界点沉降小于中心点沉降,与分层总和法的计算结果基本一致。     

局部桩基础和复合地基上的土石坝三维分析

结合太仓市第二水厂蓄淡避咸水库大坝的地基加固处理工程,针对桩基础和桩长纵向渐变复合地基,应用三维快速拉格朗日法对较大规模群桩进行计算,分析了不同桩径、桩距和桩长复合地基对坝体和坝基的应力、位移的影响。     

电化学群桩复合地基固结三维有限元分析

介绍基于钢筋电解的电化学软基加固法的原理。通过对复合地基有效应力的分析,假定桩-土间的竖向和切向变形协调、应力平衡,建立用于计算电化学群桩复合地基三维固结的复合有限元模型。考虑桩体模量沿径向线性递减的工况,对一次性加载条件下电化学群桩复合地基的固结情况做详细分析。分析成果表明：经电化学桩法加固后,复合地基的承载力得到明显提升。