白鹤滩拱坝整体安全度的非线性分析

根据白鹤滩拱坝及其坝肩岩体的特点，建立能够反映坝体混凝土和坝基岩体相互作用的有限元模型，应用MARC软件对拱坝-地基系统的应力应变进行了非线性分析，研究了白鹤滩拱坝的整体安全度、主要结构面的屈服情况和坝肩岩体的稳定性。采用强度储备法、水头超载法、水密度超载法计算的白鹤滩拱坝的整体安全度分别为3．0～3．5，1．5～1．6和2．0～2．3。计算结果表明。坝基内的结构面有屈服现象出现，左岸结构面sh5、右岸结构面C3的稳定性应引起重视，白鹤滩拱坝的整体安全度基本满足设计要求。

白鹤滩拱坝施工期地震反应分析

拱坝在施工期具有"上梁下拱"的结构特点,遭遇地震情况时上部悬臂梁坝段会对坝体产生较大影响。白鹤滩施工期拱坝的悬臂梁高达80m,因此不能忽视其施工期的抗震研究。综合考虑无限地基辐射阻尼效应、横缝接触非线性等因素的影响,对施工期和运行期工况的动力响应进行计算,比较分析运行期完整拱坝结构与施工期拱坝的不同规律。结果表明,施工期坝体上部位移变化幅度增大,在封拱高程处出现应力集中现象,顶拱处整体的顺河向加速度水平提高,悬臂梁使得横缝的开度更加剧烈。

白鹤滩拱坝底孔应力分析及配筋设计研究

高拱坝孔口周围应力分布复杂,需适当配筋改善孔口结构的受力状态,保证拱坝的安全运行。以白鹤滩拱坝3~#底孔为例,首先对施工期工况下孔口结构进行三维有限元计算,分析孔口周围的应力分布规律和产生机理,然后依据应力图形法对孔口进行配筋设计,最后采用钢筋混凝土有限元法对完成配筋的孔口进行非线性分析。结果表明:在坝体自重的作用下,混凝土泊松比效应是引起孔口顶、底板出现顺河向拉应力的主要原因;钢筋整体应力不高,配筋设计方案有较大的安全裕度,应力图形法偏于保守。但出于安全考虑,仍应采用应力图形法进行配筋设计。

白鹤滩拱坝横缝接缝灌浆施工工艺

接缝灌浆属隐蔽性工程,尤其是拱坝横缝灌浆意义重大、要求更高.白鹤滩拱坝单个灌浆区的实际面积超过现有规范规定的面积,属于特大灌浆区,施工历时长、难度大.针对白鹤滩工程的实际情况研究提出了拱坝横缝接缝灌浆施工工艺.经实践验证,接缝灌浆质量满足设计及规范要求.

白鹤滩特高拱坝地震响应等效应力分析

为分析强地震区白鹤滩特高拱坝地震响应下的等效应力,基于大型有限元分析软件ABAQUS,建立了白鹤滩特高拱坝三维有限元模型,模拟地震荷载作用下特高拱坝的动力响应,并利用材料力学方法求解相应等效应力。结果表明,等效应力法可有效降低模拟中坝体的应力集中现象,适量减少横缝可降低坝踵处的拉应力和坝址处的压应力,以提高拱坝稳定性。

扩大基础和垫座对高拱坝地震动响应的影响研究

中国的高拱坝多位于西南部地震多发且地形地质条件复杂的地区,在地震作用下极易造成坝体局部开裂和整体失稳。以金沙江下游白鹤滩拱坝为研究对象,探讨扩大基础和垫座对坝顶和拱冠梁最大位移、横缝开度、坝体损伤体积比等地震动响应的影响特点。分析结果表明扩大基础和垫座具有如下优点:使拱坝左右两侧的体型更趋于对称,对减小坝顶和拱冠梁的位移响应有利。以增大边缝开度为代价而使坝体中部横缝开度显著减小,且使横缝张开趋于均匀,对充分发挥止水片密封效果有利;能够明显减小坝体的损伤体积比;其中,扩大基础对坝体位移和损伤体积比的减弱效果明显优于垫座。但是,随着地震动强度增加,扩大基础和垫座对位移响应约束能力逐渐减弱。研究结果证明了扩大基础和垫座对增强拱坝抗震能力的有效性,可为类似高拱坝工程建设提供有益参考。

白鹤滩坝肩边坡施工期变形规律与控制因素分析

白鹤滩坝址区地质构造条件复杂,岩体卸荷作用较强,且发育有断层、错动带、深部裂缝等软弱结构面。在施工期间,人为活动会破坏两岸高陡边坡的稳定性,影响大坝长期安全稳定运行。结合白鹤滩地质条件对施工期坝肩边坡的监测资料进行分析,研究左右岸坝肩不同高程区间边坡的变形机理。基于对白鹤滩坝址区工程地质资料的整理分析,构建三维有限元边坡模型,借助FLAC3D有限差分软件对边坡开挖和支护以及筑坝全过程进行数值模拟计算,以监测资料验证了数值模拟计算成果的合理性,然后根据数值模拟计算结果并结合现场边坡变形监测数据,深入研究大坝两岸高陡边坡的变形演化规律,掌握边坡变形的控制因素。监测资料和数值模拟成果所反映的边坡变形规律是一致的且均表明左右岸坝肩边坡施工期是稳定的。

特高拱坝通水冷却管网智能联控原型试验研究

开展特高拱坝施工期通水冷却管网的智能联控研究,对确保实现精准、高效的大坝混凝土温控防裂具有重要意义。基于白鹤滩特高拱坝通水冷却智能温控实践,本文系统分析了冷却水的温度、流量、流向等参数满足特高拱坝换热防裂的适应条件,提出了混凝土温控冷却水需求的确定方法,定义了供水保证率的量化评价指标。通过在白鹤滩特高拱坝建设现场开展原型生产性试验,提出了通水冷却管网智能联控的方法,并研发了联控系统,克服了人工手动换向的不确定性,实现了对通水冷却管网温度、压力、流量的实时在线监测和通水流向的智能调控,换热效果更好。现场试验揭示了冷却水管网输送的时空规律,结果表明供水水温沿程变化主要受外界气温与管道保温影响;在制冷容量满足需求的前提下,流量供应主要受供水压力支配。本文成果促进了特高拱坝通水冷却管网智能联控全面应用,也可供同类工程设计与施工参考。

高拱坝表层抗震配筋效果评价

高烈度区拱坝建设面临着地震设防烈度越来越高,坝面配筋成为当前300 m级高拱坝设计中的主要抗震措施,如何评价拱坝坝面抗震配筋的效果成为一个重要问题。基于混凝土弹塑性损伤模型建立了高拱坝有限元模型,采用地震动逐级加载从坝体变形、横缝开度以及坝体损伤体积比等角度对抗震配筋的效果进行了分析。结果表明:在设防地震动下拱坝表面配筋对于地震动响应影响不大,但是随着地震动强度的增加,坝面配筋的抗震效果越来越明显,对于限制损伤裂缝的发展,提高抗震性能作用显著。

白鹤滩特高拱坝坝基灌浆时机与抬动控制

开展坝基灌浆时机与抬动控制研究,对防止大坝开裂,保证高坝长期稳定具有重要意义。通过理论、数值模拟和现场监测反馈分析,针对复杂地质条件,提出了分区等效灌浆压力向量及模型,通过控制拱坝的抬动及拉应力,该模型可以较好地控制灌浆压力并选择合适的灌浆时机。结合施工现场监测数据,建立了灌浆压力的反演分析优化函数,通过调整分区等效灌浆压力模型参数,得到最优分区等效灌浆压力向量。白鹤滩工程坝基应用表明:该方法能够较为准确地判断灌浆抬动情况并预测灌浆时机。研究结果对同类工程灌浆时机的选择与抬动变形控制具有借鉴意义。

白鹤滩水电站坝基加固方案评价

白鹤滩水电站是我国继三峡、溪洛渡之后开展前期工作的又一座千万千瓦级以上的水电站。坝基区柱状节理岩体发育,其力学指标相对较低并表现出显著的各向异性力学特性,拟采用垫座方案减少破碎柱状节理岩体和部分结构面对拱坝稳定性和安全性的影响。根据精细的地质信息建立三维数值模型,基于微结构张量方法开发了柱状节理岩体横观各向同性弹塑性本构模型。通过视柱状节理岩体为各向同性和各向异性模型的对比研究分析各向异性的影响;对比分析了白鹤滩水电站坝基岩体加固前后坝体一坝基的位移和应力分布情况,以评价加固方案的可行性;采用水压力超载法对大坝一坝基的整体稳定性进行了分析。本研究可为白鹤滩水电站可行性研究终期阶段提供技术依据和科研支撑。

不同U型锚索布置对预应力闸墩应力与变形的影响

针对如何选用白鹤滩底孔预应力锚索布置方案,采用三维有限元子模型方法对不同U型预应力锚索布置方案下的白鹤滩6#底孔闸墩进行应力和位移分析,初步拟定了两种预应力锚索布置方案。综合比较两种方案下典型剖面及典型剖面上的特征点应力变形情况,判断不同预应力锚索布置方案下闸墩结构的安全性。研究结果表明:对于两种不同的锚索布置方案来说,闸墩与大梁结构的应力与位移均未出现不连续和突变,符合工程经验与应力标准,且方案1的安全性能略优于方案2。其研究成果可为布置锚索的大推力预应力闸墩设计提供参考。

Influence of seismic input on response of Baihetan arch dam

The dynamic responses of the arch dam including dam-foundation-storage capacity of water system,using two different earthquake input models,i.e.viscous-spring artificial boundary(AB)condition and massless foundation(MF),were studied and analyzed for the 269 m high Baihetan arch dam under construction in China.By using different input models,the stress and opening of contraction joints(OCJs)of arch dam under strong shock were taken into consideration.The results show that the earthquake input models have slight influence on the responses including earthquake stresses and openings of contraction joints in different extents.