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。     

冰层对混凝土面板堆石坝的影响

为研究水库结冰对混凝土面板堆石坝的影响,本文选取正常蓄水位、死水位和中间水位三种蓄水位进行模拟分析,表明随水位下降,冰层位移对坝踵处面板的影响呈现逐渐增大的趋势,但面板混凝土的抗拉强度全周期都大于面板应力;冰层作用位置处若冰层位移大于0.070m,则面板的最大主应力大于面板混凝土的极限抗拉强度。     

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。     

堤防结构“自适应”混凝土衬砌数值模拟

针对堤防混凝土衬砌在外部荷载(水压力、浪压力以及其他荷载)发生破坏且其破坏位置主要发生在衬砌底部1/3处的问题,进行了对比分析研究,提出一种"自适应"的混凝土衬砌方式。采用有限元软件ADINA模拟在衬砌受力最大部位设置填充缝及填充柔性材料等方式削减应力,从而达到衬砌自身适应外部荷载变形的作用。结果表明:"自适应"衬砌方式不仅可以有效减小堤防的应力、应变,而且是一种实用简单可行的方法。     

覆盖层面板堆石坝三维有限元数值模拟

采用非线性有限元分析方法建立了坝体和坝基的三维有限元模型,对深厚覆盖层上面板堆石坝的应力变形的进行仿真模拟。结合具体工程实例,采用Duncan E-B本构模型建立三维有限元分析模型,得到了深覆盖层上面板堆石坝的应力变形规律。研究表明建在深厚覆盖层上的面板堆石坝,坝体的应力分布规律符合一般规律,其值均在应力合理范围之内;由覆盖层基础引起的坝体垂直沉降比较明显,最大沉降大约位于坝体中部。与修建在基岩上的常规面板堆石坝相比,深覆盖层地基上的面板堆石坝的坝体和坝基的垂直沉降、水平位移和大小主应力均有所增大。具有可压缩性的深覆盖层地基在上部坝体的自重作用下将导致坝体的建基面产生一个下凹的变形。     

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。     

高桩码头分缝处工后缝宽有限元分析

针对高桩码头伸缩缝处的挤压破损问题,结合实际工程中高桩码头设计方案,运用有限元方法,对码头面板在分缝处发生挤压接触、临界接触和没有接触3种状态进行研究,从理论上分析不同工后缝宽对码头面板内力的影响规律,并提出确定一个合理工后缝宽的新思路,为码头分段设计和施工条件控制提供了依据。     

团山水库工程大坝面板、趾板裂缝的检查及处理成果

混凝土面板堆石坝施工完成后,分块进行了表面覆盖和不间断的洒水养护。根据《混凝土面板堆石坝施工规范》进行面板、趾板裂缝的检查,对发现的裂缝逐条进行检查记录。按照《团山水库砼面板堆石坝面板裂缝处理方案及技术要求》对面板、趾板裂缝采取低压化学灌浆修补和表面封闭处理。完成后参建各对大坝面板裂缝化学灌浆处理采用压水试验法进.行质量检查,各块面板裂缝灌浆检查孔吕荣值（透水率）均小于设计确定的合格标准01Lu。后经蓄水运行、汛期的高水位蓄水观测,未发现新的裂缝产生,下游量水堰未发现渗流现象,证明采用该化学灌浆法处理混凝土防渗面板裂缝是成功的。     

土与混凝土板接触面剪切试验研究

通过黏土与混凝土板接触面大型单剪试验和直剪试验,得到应力应变(位移)曲线以及抗剪强度曲线。两种试验的过程中都存在接触面积减小、应力不均匀以及土样实际位移小于所测位移的现象;单剪试验应力应变曲线呈应变硬化型,直剪试验应力位移曲线呈略微软化型;单剪试验的凝聚力大于直剪试验的凝聚力,单剪试验的摩擦角小于直剪试验的摩擦角;作用于结构面上的法向土压力较小时,接触面的破坏发生在土与结构的交界面上,法向土压力较大时,破坏发生在土与结构交界面附近的土体内。因此,在工程设计计算时,应根据情况取用不同的计算参数。     

江垭碾压混凝土重力坝7#坝段应力分析

根据坝体应变计的监测资料,经过一系列的计算,求得测点处的混凝土应力值。通过绘制应力过程线以及特征值统计,对各部位的混凝土应力分布态势和发展过程进行了定性和定量的分析;对测值变化规律及影响因素作了分析。通过分析认为,坝体多数测点混凝土处于受压状态,仅少数测点混凝土处于受拉状态。从应力变化过程看,坝体应力由于水压和坝体自重相互作用,多数测点应力变化速率较小,有的测点基本趋于稳定。各向应力变化比较均匀,基本上没有发生很大突变的现象,最大压应力和最大拉应力也在规范容许范围内,江垭大坝7#坝段混凝土应力状况基本正常。     

橡胶-金属环疲劳寿命预测

对橡胶-金属环在径向位移载荷作用下的界面裂纹进行了模拟.用非线性有限元法分析了橡胶-金属环在径向位移载荷作用下的界面裂纹,分别研究了裂纹从被挤压端沿轴向、圆周方向和被拉伸端沿轴向、圆周方向界面处扩展时撕裂能随裂纹尺寸的变化情况.得出如下结论:被挤压端无论是沿轴向还是沿圆周方向扩展不可能出现裂纹扩展;被拉伸端,沿轴向扩展存在-定可能性,最可能发生裂纹扩展还是沿着圆周方向的.拟合撕裂能随裂纹尺寸变化曲线,为此类结构、载荷疲劳寿命预测奠定基础.     

中美规范港区水泥混凝土面板接缝设计对比

针对国内外规范关于港区水泥混凝土面板接缝设计存在较大差异的问题,对比中、美规范在接缝形式、间距和荷载传递机制的异同点,并通过调研和有限元计算分析温度、地基刚度和荷载对接缝的影响,提出采用限制板长和相对刚度半径比与板块应力分析相结合的方法确定接缝间距。结果表明,水泥混凝土面板应少设或不设胀缝,且接缝应带有传力杆,以便更好地传递荷载。     

隧洞埋深对锦屏地区地应力的影响分析

锦屏二级水电站采用长引水方式进行发电,其中长引水隧洞中地应力问题突出,直接关系到开挖中隧洞破坏方式、规模和支护措施。采用水压致裂法对辅助洞中三处垂直孔进行了地应力测试,埋深分别是300m、840m、970m,得到了该部位的三维应力特征,在测试基础上,分析了应力值大小、方向特征,及其与埋深的关系。     

螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究

利用有限元法和边界元方法分析比较了螺旋桨激振力三个方向分力(轴向、横向、垂向)分别作用以及同时作用时引起的船体结构振动与水下辐射噪声。结果表明,船体结构在螺旋桨激振力作用下在轴频、叶频、一倍叶频、二倍叶频以及船体固有频率处振动响应出现线谱;横向螺旋桨激振力引起的船体水下辐射噪声最大,垂向力其次,最小是轴向力;三个方向激振力同时作用时船体最大辐射声功率出现在叶频处,主要由横向力引起,其次是轴频处,主要由轴向力引起。分析其原因主要是横向激振力在叶频时最大,而且与船体固有频率接近,产生共振,轴向力在轴频处次之。     

海洋平台中KK管节点表面裂纹应力强度因子的有限元计算方法

海洋平台中的KK管节点由于长期承受循环载荷而容易在焊缝处产生疲劳表面裂纹.对包含表面裂纹的KK节点的残余寿命的评估依赖于对表面裂纹应力强度因子的准确估算.本文首先提出了KK节点中表面裂纹的有限元网格产生方法,然后采用线弹性断裂力学理论,通过裂纹前缘的位移外推插值法分析了KK节点在轴向力作用下沿着表面裂纹的应力强度因子的分布情况.最后,通过对22个KK节点的模型分析,研究了节点的几何参数和裂纹形状参数对应力强度因子的影响情况.     

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。     

沉入式大直径圆筒结构地震响应分析

利用ABAQUS有限元软件建立大直径圆筒结构数值分析模型,研究单向实测地震波作用下大直径圆筒结构动力响应,得出如下结论：筒外土体沿地震波传递方向位移变化最大,筒底附近应力最大且最先出现塑性破坏;筒内土体在自由端位移变化最大,地震波最大峰值过后筒体与筒内土体出现反复脱离、滑移和黏合现象;筒体在自由端位移变化最大,筒体底部应力最大,而且有较大的环向弯矩。研究成果可为沉入式大直径圆筒结构设计提供理论依据。     

齿型构件混合堤翻坝水流力影响因素数值分析

齿型构件混合堤是长江深水航道一期工程中采用的一种新型混凝土构件混合堤,该新型结构尚处于研究初期阶段.为了解其受力特性、推广其在工程中的应用,基于CFX软件,对齿型构件混合堤翻坝水流力影响因素进行数值分析.结果表明,齿型构件混合堤翻坝水流力由动水压力及堤身前后静水压力差组成,随着入射流速、入射角度及相对堤高的增大,翻坝水...     

圆形基坑地连墙支护结构监测分析

圆形基坑多为应用于特殊场合的深基坑,根据基坑支护结构监测的实测资料,对地下连续墙侧向位移、墙顶水平位移、墙体垂直沉降、孔隙水压力、土压力及墙体内力等监测结果进行了分析,认为:原支护结构偏于保守,支护结构可以得到进一步优化。