基于结构可靠度理论的溃口范围确定方法研究

当前水工设计中常用的单个单元点的安全系数很难表征工程结构整体的安全性,更不利于判断具有贯穿性破坏特点的溃口问题。对此,提出了选取贯穿大坝上下游面且距离最短的所有单元组成一个单元组,并用概率理论分析大坝整体溃口失效与单元组的串并联关系,进而提出了用可靠度定量确定溃口范围的新方法。据此对某碾压混凝土双曲拱坝进行了计算分析,结果表明该计算方法科学、可行,由失效概率确定的溃口范围比传统点安全系数的表达更直观、客观。

混凝土拱坝溃口范围定量判定

为了定量判定溃口范围,以小寨子河水库混凝土拱坝溃坝实例建三维实体模型,采用弹塑性有限元法,针对水库初期蓄水、溃坝气候条件,拟定溃坝水位+温降+自重工况,对坝体和坝基溃坝时受力(荷载)情况进行数值仿真分析.结果表明:坝体结构单薄,设计不合理,不符合规程规范要求;坝体中部一、二期混凝土交界冷缝是最薄弱部位;以受压为主、受拉为辅共同作用发生屈服破坏而局部溃坝;溃口首先发生于受压剪M-C安全系数小于1的坝体贯穿部位,最终的溃口范围覆盖M-C安全系数2.0区域,可作为计算拱坝溃坝洪水时确定溃口范围的参考依据之一.

定量计算混凝土拱坝溃口范围可靠度方法研究与应用

溃坝洪水突发性强、危害巨大,计算既有工程溃坝洪水时的溃口范围至今都是假定,不能反映复杂坝体结构在不同荷载作用下溃决的实际。为了较合理定量判定溃口范围,在研究拱坝结构体系和溃口特点的基础上提出了单元组概念,采用可靠度来表征单元和单元组是否安全可靠,给出了单元组和整个结构体系可靠度计算方法;提出和采用贯穿坝体的单元组失效概率,来评估溃口发生部位、范围,并根据结构承载能力可靠度(失效概率)评价指标定量确定溃口几何尺寸;找到了采用可靠度(或失效概率)评价指标定量确定溃口范围的一种新方法。并对招徕河碾压混凝土双曲拱坝实例进行了计算分析,验证了计算理论与计算方法的科学性,可供计算溃坝洪水时确定混凝土坝溃口范围参考。