双江水库砌石拱坝应力分析及整体稳定性研究

砌石拱坝具有就地取材、施工简便、能充分发挥石材抗压能力等优点,在小型水利工程中得到广泛应用。但砌石拱坝由于体型单薄,在上游水压力的作用下,极易出现应力集中和整体失稳现象。该文依托双江水库工程,采用三维有限元数值模拟方法,对砌石拱坝开展坝体应力分析及整体稳定性研究。研究成果对类似砌石拱坝工程具有参考价值。

砌石拱坝加高培厚的三维接触仿真分析

对砌石拱坝加高培厚中的新、老坝体结构面,用有限元软件ANSYS结合接触理论进行计算,并分析结果得出:温升、水压力和淤沙压力使结合面上的接触压力增大,从而接触摩擦应力较大,有利于结合面的结合,而结合面在温降的作用下有脱离的趋势。

毛坦砌石拱坝应力和变形分析

根据黄山市毛坦水电站工程实际情况,采用有限元法和ANSYS软件建立了该砌石拱坝的三维有限元分析模型,研究了砌石拱坝温度场的模拟方法,并根据规范计算分析了坝体在多种荷载组合下应力和变形特性。计算结果表明,坝体应力和变形符合有限元法计算的一般规律,其强度满足要求。

井冈冲高砌石拱坝坝体应力计算分析

多拱梁分载法概念清晰,使用时间长,积累了丰富的经验,但不能从整体上反映坝体应力分布情况,且基础变位采用简化方法;三维有限元等效应力法能基本消除应力集中现象,可进行各种复杂条件下拱坝的坝体应力分析,但计算成果的精度仍然受到其自身特点的影响。结合现行规范,分别采用多拱梁分载法和三维有限元等效应力法对井冈冲高砌石拱坝坝体应力进行了计算分析。结果表明,两种方法的计算成果总体趋势基本一致,坝体应力状态总体安全。说明了在高拱坝坝体应力分析中分别采用两种方法进行计算,并相互补充,相互验证的必要性。

封拱温度对砌石拱坝应力的影响研究

温度荷载是砌石拱坝应力控制性边界条件之一,其中年平均温度场和变化温度场为自然环境边界条件,较难人为控制,而封拱温度场可采取工程措施加以控制。对于不设横缝、整体上升砌筑的拱坝,各拱层封拱温度随施工期气温、建筑材料及砌体温度变化而变化,不是一个常数,合理选择封拱温度区间是控制砌石拱坝应力的有效手段。通过对砌石拱坝进行温度场和应力场仿真计算,分析了不同封拱温度场对砌石拱坝应力的影响规律,建立了安全封拱温度计算模型,并给出了相应的表达式。算例表明,采用该计算模型确定安全封拱温度区间,可有效控制坝体应力。

砌石拱坝的病害整治措施探讨

我国在自解放后到20世纪70年代末修建了一大批砌石拱坝,但由于历史和工程方面的原因,这些拱坝不同程度地出现了一系列安全问题,如裂缝、渗漏、稳定问题等。本文针对这些问题,分别就形成机理和原因、整治措施,并结合几个实际工程的整治措施进行了论述。

水库泥沙淤积对有效库容的影响规律研究

尽管大坝在生产活动和经济生活中发挥了重要作用,但同时也改变了本地区原有河流天然径流特性,使原有径流过程发生了较大变化.修建水库很大程度改变了河流自身冲淤平衡状态,而水库淤积和重新建立新的平衡是一个长期的过程,这给上下游带来长期、深远的影响.虽然水库的兴建历史久远,但多沙河流水库泥沙淤积仍是一个突出问题.研究表明:大坝经济效益的多少在很大程度上取决于水库有效库容的大小,一般而言,有效库容越大,水库可调节用于发电的流量就会更大,电站的总经济效益就会越大.为了减少泥沙危害的影响,国内外专家研究了不同种类的泥沙清淤方案和方法,但其根本的任务就是如何清除掉每年入库而占据有效库容的那部分泥沙量.本文结合上述问题,根据非均匀质(悬移质和推移质)不平衡输沙原理建立水库泥沙淤积的一维数学模型,计算中,按全沙模式和划分时段、河段,逐时段、逐河段进行,找出淤积量与有效库容的关系,为后续水库运行管理提供理论依据.

病坝识别及其拆除决策步骤研究

决定一座大坝是否被拆除需要考虑一系列复杂的社会、经济和环境问题。在收集大量文献和已有研究的基础上，制定了病坝拆除决策步骤流程图，该流程图由若干个决策步骤和关键问题组成，这些步骤和关键问题有利于决策者很好地分析和收集相关资料、数据，同时流程图可以帮助我们明确什么目标导致病坝拆除，拆除前什么问题是我们最值得关心的问题。而对于大坝拥有者而言，该决策步骤可以帮助他们正确认识大坝拆除的全过程，以及妥善处理大坝拆除前后可能需要面对和解决的社会、经济、工程及生态问题。

再生缝对拱坝变形的影响分析与预测

以某拱坝为例,基于实测资料,采用逐步回归模型得出坝下游面两条再生裂缝对坝顶位移的影响,建立了有限元数值仿真模型,比较分析得到了裂缝开度与坝顶水平位移间的关系。采用混沌优化模糊神经网络对短期内的坝顶水平位移进行预测,精度较高。

基于封拱温度的无横缝砌石拱坝裂缝成因及对策研究

未设横缝砌石拱坝在遭遇外界温度剧烈变化时,由于坝体内外温差过大,常导致拱圈开裂。通过分析不同封拱温度场对砌石拱坝应力的影响规律,指出封拱温度选择不当是导致温变时坝体内外温差过大的主要原因,并建立了安全封拱温度计算模型。实例证明,采用该模型选取安全封拱温度,可避免坝体内外温差过大,有效控制温度裂缝。该研究对砌石拱坝设计及施工具有一定的实用价值和推广价值。

砌石拱坝坝后加固结合面力学特性研究

针对某砌石拱坝上游坝面中下部存在大面积拉应力超标现象,基于该砌石坝加固工程中的两种坝后局部加固方案,采用接触单元模拟新老坝体结合面的连接特性,分析了规范中五种工况下结合面的受力特性及变形特性。研究表明,加固后,两种方案结合面的张开特性和受力特性在整体上相似,其中肋墩方案中边墩存在不对称张开及受力现象;高水位工况下加固结构主要在上部承力,下部应力较小并可能张开;低水位工况下结合面应力水平较低,加固结构基本不承受荷载;加固后温降工况下,砌石坝体以加固结构上部为支点进行转动变形,在低水位条件下结合面会出现大面积张开;温升工况下,低水位时坝体向上游变位,导致结合面间隙分布在水平方向上呈对称光滑的抛物线形分布。

大表孔拱坝应力分析

结合工程实例介绍用有限元软件(ANSYS)计算坝顶设有大表孔的拱坝应力的过程,所得计算结果反映了坝顶设有大表孔的拱坝的实际应力分布情况。用有限元法(ANSYS)进行大表孔拱坝应力计算可大大提高计算精度和工作效率,为设计提供便利,计算成果可靠合理,具有较大的实用价值。

安仁溪抛物线拱坝体型的合理性

安仁溪拱坝位于不对称的Ｖ型河谷中，坝顶挂闸，单宽流量大，最大坝高达６６５ｍ。经抛物线拱和二心圆拱的体型优化，其抛物线拱具有对两岸坝肩稳定有利、减小坝体应力、节省工程量等优势。

浆砌石拱坝材料分区问题

浆砌石作为建筑材料是典型的脆性材料,其抗压强度很高而抗拉强度低。为满足抗拉强度的要求而设计的材料标号,其抗压强度就有较大的富裕,好像有点浪费。本文介绍了某小型浆砌石拱坝在拉应力较大的部位设计高标号的浆砌石、在压力区设计低标号的浆砌石,以节省造价。

双江拱坝传力桩加固坝肩的有限元分析

双江拱坝左坝肩存在5层软弱夹层,对整个左坝肩岩体的抗滑稳定和压缩变形都有较大影响,设计拟采用14根抗滑传力桩加固坝肩。采用三维有限元法,通过对设计方案进行初步分析,发现该方案存在进一步优化的可能性,在此基础上,提出两套优化方案。通过比较分析可知,采用8根抗滑传力桩在安全性和经济性上都能得到较好满足。该成果可为其他类似工程提供一定的参考。

紫江砌石拱坝设计

紫江水电站拦河坝原设计的重力坝方案存在地质缺陷,经补充地勘工作及综合比较,对大坝设计进行复核调整,推选出混凝土砌石拱坝为施工图设计方案。设计大坝为C15混凝土砌石抛物线变厚双曲拱坝,其对地形条件适应性好,有效解决了坝体应力及稳定问题;采用坝体自防渗,降低施工难度、缩短施工工期;为提前发电,采取分期蓄水。取得了良好的经济效益及社会效益。

基于ANSYS的砌石拱坝坝体应力分析

根据拱坝的有限元等效应力计算原理,通过ANSYS有限元分析软件,对某砌石拱坝正常运行工况、设计水位工况及校核水位工况下坝体应力进行分析,得到三种工况下坝体应力分布情况。计算结果反映了砌石拱坝的实际工作状态,为今后砌石拱坝的设计及除险加固措施选择提供帮助。

会人溪砌石拱坝局部加固研究

会人溪浆砌石拱坝坝底厚度远小于现行规范及同类工程要求,致使最大拉应力超标,结构安全评定不满足要求,需进行加固处理。为此,基于ANSYS有限元软件编制有限元等效应力计算程序,计算原坝体应力结果,提出了培厚加固、肋墩加固等4种局部加固方案。通过加固后坝体应力分布情况,找到了最优加固方案和加固实施条件。研究表明,在坝体下游侧采用培厚加固、肋墩加固等局部加固方案可显著降低加固区应力,但在初始加固条件下(加固前上游水位139 m),各方案均无法满足拉应力控制标准;坝体上游侧加固区顶部易出现拉应力集中,最大拉应力与加固体型及加固前上游水位相关;对加固前上游水位进行敏感性分析,发现低水位有利于降低坝踵处拉应力,但易导致加固区顶部附近拉应力偏大;在方案2条件下,控制加固前上游水位介于130~134 m时可满足拉应力控制标准,为推荐方案。

龙洞槽砌石拱坝加固方案三维有限元分析

针对龙洞槽砌石拱坝除险加固工程,基于三维有限元法,对比分析了坝体上游侧、下游侧培厚加固方案在基本荷载组合与特殊荷载组合作用下的应力和位移,包括三种典型的粘结工况及配筋工况,并确定合适的加固方案与工程措施。结果表明:基本荷载组合是上游测、下游侧加固方案的控制荷载组合,需在冬季对拱坝采取适当的保温措施,以减少温度降低对拱坝坝体应力变形的影响;两种加固方案均满足规范应力要求,但是上游加固方案在加固效果、施工便捷等方面更具优越性;新老坝体粘结效果对拱坝应力位移具有较大影响;在坝体中上部布设径向配筋,有助于减弱新老坝体粘结强度不足对坝体应力应变的影响。

厅子塘水电站砌石拱坝结构三维有限元分析

根据浆砌石坝设计规范和混凝土拱坝设计规范,结合云南厅子塘水电站细石混凝土砌石双曲拱坝工程特点,采用三维有限元方法,对拱坝体在多种荷载组合的工况条件下的坝体应力和变形进行了研究。研究结果表明,砌石双曲拱坝坝体的应力及变形均符合有限元计算一般规律,坝体最大位移在允许范围内,坝体上游面应力偏大,但在进行有限元等效应力核算后,计算研究结果在规范允许范围内。