国内100 m以上重力坝地基弹性参数与波速分析

为了解国内高重力坝赋存的地基情况并为场址波场信息研究提供基础数据,收集国内68座坝高100 m以上重力坝的相关信息,统计分析其地基弹性参数和波速参数的总体特征。结果显示,100 m以上重力坝的数量随着坝高增加迅速减少,国内坝高200 m以上的重力坝共3座。重力坝的空间分布呈现出不均匀性,在西南地区数量显著较多。在地基弹性参数方面,约93%100 m以上重力坝的地基弹性模在6~28 GPa,均值为16.7 GPa;泊松比的分布范围为0.17~0.32;密度的分布范围为2000~2900 kg/m^(3)。在波速方面,约96%的地基纵波波速在1500~3900 m/s,约95%的地基横波波速在800~2300 m/s。纵波波速的均值和标准差分别为2718、639 m/s,横波波速的均值和标准差分别为1574、383 m/s。

基于灰狼优化算法的重力坝坝体弹性模量反演

在坝体安全评价中,混凝土坝体弹性模量对稳定计算结果影响较大。针对重力坝坝体弹性模量难以直接量测等问题,将灰狼优化算法引入重力坝坝体弹性模型的反演中。结合某重力坝具体算例,介绍了灰狼优化算法的具体实施步骤并进行了应用。结果表明,灰狼优化算法收敛效率很高,只需要较少的迭代步数便可以取得最优解,克服了传统试验方法试验工作量大且精度不高的问题。基于灰狼优化算法的力学参数反演模型合理可行,可为其余重力坝工程确定坝体弹性模量提供有益的借鉴,提升工程安全评价可靠度。

官地重力坝静动力分析

对官地混凝土重力坝进行了三维静动力线弹性和非线性有限元分析。非线性分析中用LDDA方法模拟了挡水坝段坝头折坡附近碾压层面、坝基面以及深部滑裂面的力学行为,用粘弹性边界模拟了地震动能量向无限远域逸散的地基"辐射阻尼"效应。计算结果表明,非线性有限元分析所得动力反应较线性有限元(未考虑无限地基辐射阻尼影响)有明显减小(挡水坝段坝趾处主压应力除外)。主要得出了以下可供工程设计参考的结论:挡水坝段坝头折坡处主拉应力较大,需合理配筋;坝趾处主压应力较大,需采取适当措施处理;在计入无限地基辐射阻尼影响后,官地重力坝能达到校核地震作用下的"不溃坝"功能目标。

水荷载引起混凝土重力坝位移的理论研究

基于多孔连续介质模型,从理论上探讨了作用在地基上的水荷载作为渗流体荷载时引起混凝土重力坝的位移,导出了均质各向同性地基在渗流体荷载作用下的应力解答和位移解答.通过理论分析得到:(1)由于渗流体荷载引起上游地基下沉,下游地基上抬,从而使地基转动,导致坝体向上游位移.(2)作用在地基上的水荷载按面荷载分析的位移大于按渗流体荷载分析的位移,但它们都引起坝体向上游位移.

基于果蝇-BP神经网络算法的大坝力学参数反演

采用果蝇算法与BP神经网络方法结合进行混凝土重力坝弹性模量反演分析,使得反分析出的坝体和坝基弹性模量更精确、效率更高。分析表明:果蝇-BP神经网络算法的精度优于纯粹的BP神经网络算法,对坝体和坝基的材料参数进行反演分析可以更准确、更全面地了解坝体和坝基材料情况,可为工程的设计和施工提供一定的参考信息。

量子遗传算法在混凝土重力坝综合弹性模量反演中的应用

复杂运行条件下水工建筑物结构物理力学参数往往会随着服役时间的增长发生变异,及时了解更新这些参数对于掌握水工建筑物工作性态,指导水工建筑物安全监控具有十分重要的意义。基于量子遗传算法QGA建立坝体有限元力学参数反演模型,通过MATLAB编程建立有限元软件命令调用接口,利用工程实测值与有限元计算结果建立目标适应度函数,并通过量子遗传算法智能寻优,实现水工建筑物结构参数反演。为验证本算法的有效性,特以混凝土重力坝为例对坝体及基岩综合弹性模量进行反演分析,并与传统遗传算法反演结果进行对比,结果表明本算法反演精度及运行速度均较高于传统遗传算法,具有一定的科学和实践应用价值。

基于最小耗能原理的黏弹塑性损伤模型

在基于"应变等效假定"和"余应变能等效假定"两种不同损伤力学基本假定的黏塑性损伤本构方程基础上,将最小耗能原理应用于固体介质的黏弹塑性问题,给出了损伤材料的黏塑性应变流变速率、黏塑性损伤发展速率和黏弹-塑性材料积累应变强弱化速率的非线性演化发展方程,建立了两个不同的黏弹塑性损伤模型(A和B),并进行了试验验证。作为算例,最后运用黏塑性损伤模型A,对地震荷载作用下建于岩石基础上的某混凝土重力坝的动力损伤问题进行了分析,结果表明该模型应用于混凝土重力坝的动力损伤分析是可行的。

用不同模量有限元分析坝体应力和变形

探讨拉、压不同模量有限元法在重力坝应力、变形分析中的应用，利用该方法计算坝体裂缝、接触、稳定问题明显地提高了分析精度．本文指出，给定拉伸时的弹性模量和泊松比是重要的和可能的，在岩土力学、冰力学、陶瓷和塑料的力学分析中，使不同模量有限元法必定会有实际意义．

坝体弹模和坝高对重力坝动力特性的影响研究

基于有限元法,采用振型分解反应谱法研究了在中等偏硬坝基上坝体弹模和坝高对重力坝动力特性及地震响应的影响规律。通过对不同坝体弹模和高度重力坝动力响应规律对比分析得出:随着坝体刚度的增大,坝顶加速度减小,坝头部位的竖向动应力减小;坝顶加速度响应受坝高的影响不显著,坝头部位的竖向动应力在坝高为100 m时最大。同时通过对牙根二级水电站不同高度挡水坝段进行动力分析,论证了上述结论 。

丰满混凝土重力坝材料参数识别研究

根据丰满大坝坝顶水平位移观测资料， 采用逐步回归方法分离出坝顶水平位移水压分量， 以最小二乘目标函数为基础， 建立了正则化最小二乘参数识别方法， 数值计算结果表明， 该参数识别方法对于基于坝顶水平位移识别坝体混凝土的弹性模量和坝基岩石的弹性模量是行之有效的， 并且具有良好的稳定性和较快的收敛速度， 参数识别结果表明大坝混凝土的弹性模量与现场取芯实验结果基本一致．

基于有限元方法的碾压混凝土重力坝坝体体型优化研究

采用非线性优化方法中的序列二次规划法 (SQP)优化碾压混凝土重力坝坝体体型。此方法以坝体混凝土总造价为目标函数 ,采用弹塑性有限元方法计算坝体的应力 ,并且在“准弹性稳定法则”的基础上提出了有限元计算碾压混凝土重力坝应力的控制标准。该方法不仅考虑了坝体材料分区问题而且在优化过程中考虑了河谷形状对目标函数的影响 ,采用更多变量的组合 ,进行坝体体型优化设计。计算实例表明 ,在满足设计安全的前提下 ,能获得经济、实用的坝体体型。

碗窑水库碾压混凝土重力坝物理力学参数反演分析

由于施工质量、裂缝等因素以及坝龄的增长,碗窑水库碾压混凝土大坝的物理力学参数也发生一定的改变。为了获取能够反映大坝当前实际情况的物理力学参数,采用混合模型反演方法对其进行反演分析,进而为大坝结构安全性态的分析评价提供依据。结果表明,所建混合模型精度高,反演的大坝整体综合弹性模合理、可信。

考虑拦污栅-坝体相互作用的混凝土重力坝抗震安全性分析

对考虑拦污栅-坝体的动力相互作用的弹性连接和刚性连接的拦污栅-坝体以及不作耦联分析的拦污栅-坝体这三种不同模型结构形式的动力特性和动力响应进行了比较分析。研究发现,拦污栅的不同模型结构形式对大坝的抗震安全性分析有重要影响,考虑拦污栅-坝体的动力相互作用后,坝体损伤开裂的程度明显加大,坝顶的水平位移响应也明显提高。按《规范》规定的对拦污栅和坝体不作耦联分析的抗震计算方法,所得结果对坝体是偏于不安全的,而如考虑拦污栅-坝体之间的弹性连接,所得结果则是偏于安全的。

不同地基弹模对重力坝动力特性的影响研究

基于有限单元法，采用振型分解反应谱法对龙滩水电站非溢流坝段在不同地基弹性模量下的动力特性进行了分析，研究了混凝土弹性模量与地基弹性模量的比值与坝体应力、位移、自振频率之间的关系，结果表明：①地基越柔坝体自振频率越小；②坝体位移随地基弹模的降低而增大；③坝体应力受地基弹模影响较大，特别是当混凝土弹性模量与地基弹性模量的比值较大时，尽管能减小坝踵处的拉应力，但坝踵和坝趾处也出现较大压应力；④混凝土弹性模量与地基弹性模量的比值在1．0与2．0之间对坝体动力特性影响相对较小。该结论可供设计、施工和同类工程参考。

利用弹性理论求混凝土重力坝应力分布

借助于弹性力学平面问题的基本理论可以得到混凝土重力坝较为精确的应力分布。具体求解时可以先通过静力等效简化分解力学模型,然后利用平面问题的基本方程和边界条件分别求出不同情况的应力解,最后将这些应力解对应叠加,得到原始模型的应力解。

浆砌石重力坝加高中弹性模量对坝体的影响

通过对宝泉电站下水库大坝进行二维有限元分析,研究了浆砌石重力坝加高过程中,新、老坝体弹性模量的差异性对坝体位移及坝体受力的影响,结果表明:当新、老坝体材料弹性模量在一定允许范围内变化时,随着坝体弹性模量的增加,坝体的整体刚度增加,总位移随之减小;坝体内部垂向正应力对新、老坝体弹性模量变化不敏感,坝踵、坝趾垂向正应力对新、老坝体弹性模量变化敏感。

混凝土动态弹性模量对重力坝地震反应的影响分析

现行水工抗震规范中规定,大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高30%。这一规定体现的是混凝土瞬时模量与持续模量的差异,而非加载速率的影响。根据国内相关混凝土坝设计规范,持续模量约为瞬时模量的0.67倍,亦即瞬时模量可较持续模量提高50%。本文结合不同高度的重力坝,从大坝自振特性、动位移、动应力及静动综合应力诸方面进行比较分析,论证两种动态弹性模量取值的影响。结果表明:坝体动态弹性模量提高率从30%增至50%后,对重力坝动力特性及地震反应的影响很小。

古田溪一级重力坝悬臂梁振型分解反应谱法抗震计算

本文提出了重力坝悬臂梁材料分区规则 ,按此规则可确定任一水平条块的材料组成、形状、大小与位置。在振型分解反应谱法抗震计算中 ,提供了不等间距的悬臂梁柔度计算公式 ,考虑了地震动水压力的作用与地基弹性的影响 ,研制了相应的计算程序。利用该程序对古田溪一级重力坝进行了地震烈度 7度的抗震计算 ,得出了一些有价值的结论。典型坝段的计算结果规律性强 ,自振周期与有限元法结果基本一致 ,表明本文的方法与程序是正确可靠的 ,可用于重力坝抗震设计。

鲁地拉重力坝坝基非线性对坝体极限抗震能力的影响研究

本文以鲁地拉水电站重力坝为例,采用线弹性模型和损伤塑性模型研究了重力坝坝基非线性对坝体极限抗震能力的影响,以坝体顶部折坡处的损伤区贯穿为"破坏"依据,计算了坝体"破坏"前所能承受的最大地震荷载。结果表明:地基线弹性模型和非线性模型得到的结果分别为1.6倍设计地震和2.2倍设计地震。对比分析可知,考虑地基非线性影响能够显著降低重力坝坝体折坡处的损伤分布,近而可以更好地模拟坝体结构本身的抗震承载能力。

基于弹性力学理论的重力坝应力计算方法

基于弹性力学理论,运用等效应力法、量纲分析法等,结合Saint-Venant原理和叠加原理,通过直角坐标系与极坐标系的转换,导出了重力坝坝体内部应力的计算表达式,可以较为精确地给出在任意水位时重力坝坝体内部任意一点的应力值。该法为重力坝的应力计算提供了新的思路,也可为重力坝坝体强度的综合评定提供研究依据。