水利工程闸坝变形应力有限元模拟方法

水利工程闸坝在水体重力作用下,其结构应力分布发生变化,不同应力分布参量与材料力学系数的不同,会造成坝体不同位置上的形变程度有所不同。为了更加精准获取闸坝变形应力分布,解决现有变形应力分析方法存在的误差偏大问题,通过有限元模拟方式,对坝体变形应力进行变化分析,有限元模拟过程可分为构建闸坝变形重力模型、重力参量导入后的变形应力有限元模拟计算、有限元模拟参量整理输出。仿真数据的对比测试表明,提出的有限元模拟方法能够有效提升坝体变形应力分析精准度,减小模拟输出值误差,且在整个模拟过程中,具备坝体结构量与材料力学结构参量的差异化动态适应,保证方法的稳定有效。

山区高填方路堤填筑全过程变形应力特性分析

以资溪花山界至里木高速公路高填方工程为依托,采用有限元方法模拟并结合现场实测数据的分析,研究了高填方路堤在填筑全过程中的变形应力特征及其变化规律。结果表明:高填方路堤在填筑期的变形整体以沉降为主,沉降在前期发展显著,侧向变形在中后期增长明显,变形发展实际表现出滞后性,路堤应力由坡面向内部递增,在填筑阶段逐步增长,坡体内部侧向土压力在填后会产生一定的松弛,路堤填筑过程中变形应力的发展与实际填筑速率密切相关。

老挝南涧河面板堆石坝方案三维变形应力分析

用Duncan-Chang E-B模型模拟堆石体,接触面单元模拟面板与垫层之间的接触,面板竖缝和周边缝用分离缝模拟,对老挝南涧河面板堆石坝方案进行三维有限元变形应力分析,得到了堆石体、面板的位移应力及分布规律,分析了面板竖缝和周边缝的变形。计算结果较为全面地反映了坝体的实际工作状况,为南涧河面板堆石坝的优化设计提供了依据。

天池面板堆石坝三维变形应力计算分析

采用Duncan-Chang E-B模型模拟堆石体,接触面单元模拟面板与垫层之间的接触,面板竖缝和周边缝用分离缝模拟,对天池面板堆石坝进行了三维有限元变形应力分析,得到了堆石体、面板的位移应力及分布规律,分析了面板竖缝和周边缝的变形。计算结果表明:坝体的位移、应力均在合理范围内,面板缝和周边缝变形满足静力要求。

青海通天河隧道变形应力分析

青海省通天河隧道是高海拔地区隧道,也是高地应力隧道,这种构造的隧道应力容易引起对隧道的挤压变形。因此,高地应力隧道施工过程中相关的特殊技术的使用尤为重要。在隧道施工阶段,一方面要注意工程的进度,确保工程如期完工,另一方面必须确保施工过程中隧道大变形地段施工的有效性以及整个隧道施工的安全性。

高摩赞水利工程坝体空间变形应力分析研究

高摩赞工程位于巴联邦直辖部落地区(FATA)南瓦济里斯坦,包括一座133米高的大坝和水电站。对720、731、743和750水位,考虑水推力、坝基渗透力和坝体建基面扬压力及泥沙压力,在温降工况下,进行了超载分析,分析了坝体、坝基变位,屈服区发展过程以及拱推力变化规律,通过系列指标评价的拱坝在两个水位下拱坝整体安全度。

铜车坝水库泥岩石渣坝复合土工膜与振冲碎石桩地基中混凝土防渗墙综合防渗体系的应力变形特性

铜车坝水库泥岩石渣坝综合防渗体系具有振冲碎石桩地基中设置混凝土防渗墙、柔性复合土工膜联结混凝土防渗墙等关键因素,为确保大坝防渗体系的安全性,采用大型三轴试验获得了坝料的邓肯模型参数,建立了准三维有限元模型,在土工膜与上、下垫层料接触部位均设置接触单元,反映土工膜与垫层料之间的接触特性,数值模拟了大坝施工与蓄水过程,阐明了复合土工膜与防渗墙综合防渗体系的应力变形特性。结果表明,泥岩石渣料属于低压缩性土,但其具有较为明显的强度非线性特性;防渗墙各时期的位移变形模式不同,围堰挡水期防渗墙水平位移偏向下游,竣工期逐渐向上游偏移,而蓄水期防渗墙在水压力作用下向下游发展,因此防渗墙上、下表面均存在一定的拉应力区域;土工膜的拉应变主要集中在防渗墙与土工膜的连接处,这是由于该地区刚度差异较大变形非协调所致。研究成果可为设计与施工提供重要的理论与技术支撑。

超深覆盖层上沥青混凝土心墙坝防渗体应力变形特性及处理措施研究

防渗体系是保证深厚覆盖层地基上沥青混凝土心墙坝安全运行的最重要结构,其安全性备受关注。因此,对超深覆盖层上沥青混凝土心墙坝开展了大规模的三维有限元分析,研究了防渗体系在填筑和蓄水过程中的应力变形特性。结果表明,沥青混凝土心墙两岸局部区域的拉应变相对较大,应重点关注;嵌入两岸的廊道设计导致廊道及防渗墙顶部两端出现高应力区;在廊道和两岸之间设置结构缝或波纹管,可有效改善廊道和防渗墙应力状态。研究成果为超深覆盖层上土石坝防渗体的设计、优化和安全评价提供了支撑。

加高土石坝施工期和蓄水期应力变形研究

为了选择科学的加高方案,利用有限元软件对加高土石坝应力变形特性进行研究。结果表明:加高坝体竣工期、蓄水期最大沉降分别为25.2cm、34.9cm,均出现在新坝2/3坝高位置。蓄水期,在水的作用下,坝体向上游位移明显减小;向下游方向位移明显增大。蓄水对加高坝体应力影响较小,坝体应力分布较为合理,未出现应力集中情况。采用下游培厚加高心墙坝方案可行。

拱形重力坝应力变形三维有限元分析

为复核已建工程拱形重力坝应力变形分布特性是否满足规范要求,文中采用三维有限元数值分析计算方法,建立实体计算模型,分别对在正常蓄水位、死水位、校核洪水位等工况下,进行坝体应力变形分析计算。计算结果表明:坝体应力变形符合有限元分析一般规律,应力变形计算值均在规范允许范围内。计算分析成果,可为漾头水电站大坝安全稳定提供有效理论支撑依据,也可为类似工程中低拱形重力坝应力变形分析计算提供参考,对提升拱形重力坝设计及指导相关工程实践具有理论与现实双重意义。

龙潭河水库工程土石坝静动力分析与应力变形研究

以龙潭河水库工程为对象,对土石坝的静动力分析和应力变形进行探索。首先构建DuncanChangE-B计算模型,再利用三轴试验计算模型所需的参数,然后再结合三维有限元计算方法 ,分析龙潭河水库土石坝和地基的位移和应力分布。并探讨地震荷载下土石坝的加速度、剪应变和残余变形的分布规律。结果显示,竣工期上下坝坝体最大沉降值分别为2.45 cm和2.63 cm,处于合理范围,不会产生危害。固结后,最大沉降约为2.70 m。而在地震动力响应分析中,坝顶、坝中、坝基三个节点的加速度分别为-13.9 m/s^(2)、-3.6 m/s^(2)、-0.8 m/s^(2)。地震后,上、下游侧水平向残余变形最大值分别约为1.28 m和1.19 m。

大直径圆形水池三维有限元应力—变形分析

以珠江三角洲水资源配置工程鲤鱼洲高位水池结构为研究对象,建立高位水池-地基系统整体模型,考虑温度荷载和常规荷载的组合工况,基于ABAQUS有限元软件,分析了高位水池在运行水位工况下的结构应力和变形情况。结果表明:温度荷载对水池池壁的应力和位移影响较大,无论温升还是温降,都显著增加水池池壁的应力;由于系统温度效应,温降时,径向向池内变形,竖向向下变形;在温升时,径向向池外变形,竖向向上变形。

复杂应力及大变形底板岩石集中巷支护技术研究

在嵩山煤矿2205岩石集中巷掘进过程中,受地应力影响,后期采动影响剧烈,因此,传统的支护方式已经不能满足矿井的安全生产要求,基于复杂应力及大变形特点,采取积极主动的支护方式,再结合矿压观测分析及锚架注组合承载壳支护原理,优化、总结出“复杂应力及大变形底板岩石集中巷支护技术”,为巷道安全、快速施工提供技术支撑。

基于ANSYS的优化邓肯—张模型计算程序模块开发及面板堆石坝应力变形分析

针对邓肯-张模型在面板堆石坝有限元计算中不能反映中主应力对堆石体强度和变形的影响,利用APDL语言对ANSYS进行二次开发,开发出邓肯-张E-B模型及其优化模型的计算程序模块。分别采用邓肯-张E-B原始模型及其优化模型对云南省某面板堆石坝进行三维有限元静力计算,结果显示由优化模型计算得到的坝体沉降减小、水平位移减小,而应力变化较小;优化模型的计算结果更接近实际值。可见考虑了中主应力的优化邓肯-张E-B模型可更好地反映面板堆石坝的应力变形特性。

坝基防渗墙应力变形及损伤特性分析

坝基防渗墙失效将导致大坝不能正常运行,甚至产生灾难性后果。文章以堆石坝坝基防渗墙为研究对象,通过数值模拟方法建立损伤模型研究防渗墙损伤特性,结果表明:施工期防渗墙上游会产生隆起变形,下游会产生压缩变形;竣工期上游面实测垂直应力大于蓄水期,大坝的压应力对防渗墙的安全影响较小;当防渗墙损伤变量大于0.8时,防渗墙发生损伤破坏。研究结果可为大坝防渗墙设计提供参考。

焊接顺序对座椅连接轴焊接残余应力和变形的影响

基于MSC.MARC有限元软件对座椅连接轴焊构件熔化极气体保护焊的仿真建模,分析了该结构件焊接残余应力和变形。结果表明,焊接残余应力聚集在焊缝附近且接近材料的屈服强度,最大变形为两侧边板。通过对四条焊缝的焊接顺序进行全排列优化,发现使残余应力和变形可控制的最佳焊接顺序,推荐用此工艺顺序来焊接该焊接构件。

大河水电站深覆盖层上面板堆石坝变形和应力性状分析

国内外已建成的在覆盖层上坝高超过50 m面板堆石坝的工程实例并不多,设计和施工上也还没有形成成熟的经验。拟建中的大河面板堆石坝坝高为50.8 m,位于20～37 m深的砂砾石覆盖层上。该坝最右侧以一块41.7 m高混凝土面板与山体垂直相连接,左侧以15.3 m高趾板与山体垂直相连接,此山体地形条件及相应的如此高的垂直接缝布置方案明显不同于覆盖层上的其它面板堆石坝。设计者担心这两处周边缝的止水结构会因接缝的变形较大而破坏。为此,需进行三维应力变形分析。采用先进的网格离散技术建立了包含四周山体及覆盖层在内的面板堆石坝三维有限元巨型网格,共剖分19250个单元。计算程序中采用了与此巨型网格相适应的有限元加速计算技术,使计算机时从40 h缩短为20 min,从而很快得到了大坝的应力变形性状以及防渗体系接缝的最大变形值,为大坝最终设计方案的确定提供了有力的支撑。

水库沥青混凝土心墙坝基座应力变形分析

文章以龙潭箐水库沥青混凝土心墙风化料坝为例,从心墙混凝土基座的应力变形问题出发,建立沥青混凝土心墙风化料坝有限元模型,采用数值分析方法及弹性应力配筋法,计算出典型剖面基座各工况的拉、压应力分布规律及拉应力图形面积,进而提出合理的配筋面积。