某超高面板砂砾石坝面板缝局部失效渗流场有限元分析

为了掌握高水头作用下面板缝止水局部失效时坝体和坝基特别其垫层局部饱和区的渗流特性,针对拟建的某混凝土面板砂砾石坝,采用饱和-非饱和渗流理论,拟定不同失效缝长、缝宽、位置和垫层渗透系数等情况,建立三维有限元模型,计算面板缝失效情况下坝体和坝基的渗流场,分析不同作用水头条件下面板缝不同失效程度对渗流场的影响。计算结果表明,某处面板缝小范围失效只对失效部位附近的渗流场产生较大影响,并导致局部渗透变形,而对坝体渗流场全局的影响不大;随着失效缝长、缝宽的加大,失效缝位置的降低和垫层渗透系数的增大,失效部位附近局部饱和区变大,其中,失效缝位置的影响最大,失效缝长的影响次之,失效缝宽的影响最小;当超高水头作用下面板缝通长失效时,坝体内浸润面显著升高,因此设计时应严格控制面板缝可能失效的范围,避免出现面板缝大范围失效。

混凝土面板堆石坝面板缝隙渗流计算模型研究

针对混凝土面板堆石坝面板接缝与面板裂缝的特点,基于等宽缝隙稳定流的运动规律,结合混凝土面板堆石坝的渗流机理,研究建立了面板接缝及面板裂缝的渗流计算模型,并用实例进行了验证。结果表明将等宽缝隙稳定流运动规律应用到面板接缝止水失效且面板产生裂缝情况下面板堆石坝的渗流分析中,可以获得较为准确的结果。且此方法计算过程简单,计算效率高,具有很大的实用性。

基于多变量时间序列和LSTM网络的面板缝变形预测

混凝土面板是面板堆石坝的主要防渗结构,其接缝部位的变形对大坝防渗和安全稳定至关重要。混凝土面板接缝系统受水位、堆石坝变形和温度等多个因素的共同影响,其变形发展演化是一个动态非线性的复杂过程。首先进行面板接缝变形与各影响因子之间的相关性分析,筛选出对面板接缝变形影响较大的多个变量的时间序列。然后通过滑动时间窗口构造时序数据并将其输入长短期记忆神经网络(LSTM),以面板接缝变形作为网络输出,训练得到基于多变量时间序列和LSTM网络的面板接缝变形预测模型。最后将模型预测结果与向量自回归模型(Vector Autoregression, VAR)、单变量LSTM模型及三次指数平滑模型(Holt-Winters)的预测结果进行对比分析。对比结果表明:多变量LSTM模型的预测精度较高,对开展面板接缝变形的实时动态预测有一定工程实用价值。

面板坝垂直缝失效渗流场有限元模拟

以班多面板堆石坝为例,用有限元方法计算了当面板缝局部失效时各种工况下的渗流场,系统分析了大坝在面板垂直缝局部失效后的稳定渗流场的规律和特点。通过分析计算结果,指出了面板缝的失效位置、失效缝宽、失效缝长以及垫层的渗透系数对等势线和浸润线的影响,并且对面板、垫层和接缝的设计提出建议。

基于接触问题的面板竖缝对其应力变形的影响研究

在面板堆石坝结构中,面板是坝体的主要挡水结构,其一旦发生开裂变形会对整个坝体产生重要影响。而面板竖缝的设置对面板的应力变形起重要作用,分析面板竖缝对面板应力变形的影响具有重要意义。以云南省某面板堆石坝为案例,对面板与垫层之间设置接触面,并对面板设置竖缝,通过有限元软件对面板应力变形进行计算和分析。结果表明,面板设置竖缝后,面板挠度略大,面板应力减小,验证了面板设置竖缝可以适应面板变形,能够有效避免面板整体破坏情况。

面板坝接缝新型防护盖板止水结构试验

根据SK手刮聚脲强度高、延伸率大、耐老化及施工方便的特点,提出了面板接缝新型防护盖板止水结构。并对这种防护盖板止水结构进行了抗冻、耐久性及长期变形等试验,试验结果表明,其具有表面防护可靠、防渗效果及耐久性好、易于施工、经济效益显著等优势。在蒲石河抽水蓄能电站上库面板坝进行的现场试验,进一步证明了这种止水防护盖板结构的可靠性。

寒冷地区混凝土面板接缝表层平覆型柔性止水结构

寒冷地区的面板坝在冬季运行时接缝表层止水结构极易受冰压及冰拔破坏。通过分析几座位于寒冷地区的面板接缝表层止水破坏的工程实例,针对寒冷地区面板堆石坝,提出了面板接缝表层平覆型柔性止水结构,即面板接缝V型槽内充填的塑性填料与混凝土面齐平,将SK手刮聚脲平铺在塑性填料和两侧混凝土表面。首次将平覆型柔性止水结构用于纳子峡水电站水位变化区面板接缝止水破损修复处理。实践证明,面板接缝表层平覆型柔性止水结构具有适应变形能力强、防渗效果好、耐老化、易于施工、美观的特点,可以有效避免库水结冰的影响,适用于寒冷地区混凝土面板堆石坝水位变化区面板接缝的表层止水。

混凝土面板堆石坝面板接缝止水技术的发展与展望

面板接缝止水是混凝土面板堆石坝发展进程中涉及的关键问题之一,对于混凝土面板堆石坝的安全至关重要。本文分析评述了国内外混凝土面板堆石坝面板接缝止水技术的发展,特别是近年来开发的表层止水机械一体化施工技术和涂覆型柔性盖板止水技术,可以有效解决传统止水技术存在的缺陷问题,显著提高了止水体系的安全性与可靠性。本文认为面板挤压破坏是高混凝土面板坝面板接缝止水必需应对的新问题,除采用软接缝措施减小面板压应变外,在潜在的挤压破坏区域设置加强防护涂层也是一种有效的办法,但根本措施还应从加强堆石体的变形协调以及坝体与面板之间变形同步协调控制、增强面板抗挤压破坏能力等方面着手。

混凝土面板堆石坝面板接缝的渗流计算模型研究

基于等宽缝隙稳定流的运动规律,建立了面板接缝的渗流计算模型,并以公伯峡水电站大坝为例,对模型进行了验证。结果表明,该计算模型考虑了接缝充填情况,可计算确定各种接缝渗流要素,揭示了在面板接缝止水失效情况下面板堆石坝的渗流变化规律。

预制安装桥面板UHPC接缝的受力性能试验研究

近年来,简化预制梁接缝构造、便于工业化建造是预制拼装桥梁技术研究的热点。采用超高性能混凝土(UHPC)可以大大简化接缝构造,为快速施工提供新的解决方案。文中针对桥面板接缝开展试验研究,设计了模拟桥面板常用钢筋在UHPC接缝中受力的拉拔试验及以实际工程项目为背景的板接缝构件受弯试验,并结合有限元数值模拟和理论受力分析,研究钢筋锚固长度、保护层厚度、钢筋横向间距、受力主筋直径(d)以及交界面形式等因素对UHPC接缝受力性能的影响和作用机理。最后给出了桥面板UHPC接缝设计的参数建议取值,即交界面建议使用粗糙钻石型界面,保护层厚度不宜小于2 d,锚固长度不宜小于8 d。

机场水泥混凝土道面板缩缝的窄缝设计方法

对机场水泥混凝土道面板缩缝采用的两次锯缝,改为一次锯缝的窄缝设计.建立了考虑温度翘曲变形、伸缩变形和干缩变形等影响的接缝张开量的计算公式.根据接缝张开量和填缝料的技术要求,建立了锯缝宽度的计算公式,并应用于机场水泥混凝土道面的窄缝设计.

面板坝周边缝开裂自愈防渗特性研究

针对湖北水布垭230m级高面板堆石坝工程,主要研究了在周边缝的止水结构一旦失效后不同堵缝材料自愈防渗特性,得出用粉煤灰作堵缝材料,能明显地减少周边缝的漏水量。水力比降达400左右时,在下游反滤的截堵下能有效地使裂缝淤塞而自愈并承受很高的水力比降。建议级配的垫层料和小区料也能长期稳定地对粉煤灰起反滤作用。

宝泉抽水蓄能电站浆砌石重力坝防渗面板分缝研究

建立了宝泉抽水蓄能电站浆砌石重力坝坝体上游混凝土防渗面板分缝三维有限元计算模型,计算仅在温度荷载作用下,防渗面板不同分缝情况下的应力情况,得出防渗混凝土面板不同分缝宽度的合理性,为设计提供依据。

基于高性能材料接缝的预制拼装桥面板力学性能

为实现全预制装配式桥梁工程,满足桥梁上部结构的快速建造需求,基于超高性能混凝土(UHPC)和碳纤维增强聚合物筋(CFRP)的优越力学性能,提出基于高性能材料接缝的预制拼装桥面板。对13个试件开展静力和疲劳试验,揭示新型预制拼装桥面板的破坏形态,探明疲劳荷载作用下各力学性能指标衰减规律;提出静力作用下承载力和挠度的预测方法,建立考虑疲劳效应的改进挠度计算方法和疲劳损伤模型。试验结果表明:静力作用下,基于高性能材料接缝的预制拼装桥面板均具有理想的破坏形态,增多预埋焊接栓钉的数量和增大锚固区间距明显提高承载力;疲劳荷载作用下,桥面板的挠度､刚度和耗能随疲劳次数的发展趋势分为3个阶段:损伤快速增长阶段,损伤缓慢累积阶段和疲劳损伤破坏阶段;建立的承载力和挠度预测模型具有良好精度;提出的考虑疲劳效应的改进挠度预测方法和疲劳损伤模型,可为评估新型桥面板的挠度和疲劳损伤程度提供参考。为了充分验证接缝连接形式和分析模型的有效性,今后研究将增加试件的类型与数量。

红坑子水库面板缝渗漏处理技术分析

文章以红坑子水库为例,分析了面板缝防渗加固技术要求及技术措施。

负弯矩作用下UHPC湿接缝桥面板裂后性能研究

针对预制拼装桥面板接缝处受力复杂、易开裂等问题,提出了一种新型超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)燕尾榫接缝.通过负弯矩作用下荷载模型试验,研究了不同接缝材料和预应力水平对UHPC湿接缝桥面板极限承载力、破坏形式及裂缝分布等的影响规律.基于试验验证的数值仿真模型,对比分析了不同接缝位置、接缝形式、纵筋率、材料强度及板件厚度等参数对湿接缝受弯性能的影响.研究结果表明:预应力由0 MPa提高到5 MPa,板件开裂应力和极限承载力分别提升40.0%和5.5%;燕尾榫接缝较直角榫接缝与平接缝的开裂应力分别提高7.5%和16.0%,承载力分别提高5.4%和16.0%.燕尾榫接缝整体性好,改变接缝位置对湿接缝受弯性能影响较小;板件开裂应力和极限承载力随材料强度增大而提高,材料强度超过120 MPa时增幅减小;UHPC接缝初裂刚度约为初始刚度的90%,剩余刚度约为初始刚度的25%;初裂后,结构刚度迅速下降,纵筋屈服后,结构刚度退化速度明显减缓,最终刚度保持在剩余刚度;提出了用极限荷载对应位移与开裂荷载对应位移之比为表达形式的UHPC湿接缝桥面板裂后延性系数,本文板件裂后延性系数为10.0~20.0,表明UHPC湿接缝桥面板具有较好的裂后变形能力.

涂覆型止水结构在纳子峡水电站面板接缝止水破损修复中的应用

混凝土面板堆石坝的面板防渗体系中,面板接缝表层止水是整个混凝土面板止水体系中的重要部分。目前面板坝接缝表层止水大多数采用锚固型止水结构,该结构存在盖板周边与面板之间有空隙、周边缝与垂直缝之间异型搭接困难、螺栓在水位变化区易发生冰冻拉拔脱落、钢板压条易锈蚀等缺点。本研究对面板接缝涂覆型止水结构与锚固型止水结构进行了比较,针对地处严寒地区的纳子峡水电站水位变化区表层止水出现的破损情况,采用涂覆型止水结构进行了修复。三年的运行考验证明,涂覆型止水结构可以有效防止冰拔或冰冻胀挤压引起的表层止水破坏,大大提高了面板接缝止水的可靠性,且便于维修,值得推广应用。

桥面板干湿混合接缝在组合梁斜拉桥中的应用研究

为提高组合梁斜拉桥混凝土桥面板横向预应力的施加效率,减少桥面板的纵向裂缝,提出一种可在混凝土桥面板与钢横梁结合前施加横向预应力的干湿混合接缝新型桥面构造。以鳌江特大桥为工程背景,采用通用有限元软件ANSYS建立局部有限元模型,计算比较传统湿接缝桥面板和新型干湿混合接缝桥面板的预应力施加效率。在鳌江特大桥上设置试验段应用干湿混合接缝新型桥面构造,现场测试施工阶段混凝土桥面板应力变化情况。结果表明:组合梁斜拉桥采用干湿混合接缝的新型桥面构造,可实现在混凝土桥面板与钢横梁结合前施加横向预应力,横向预应力施加效率提高了约70%,可减少混凝土桥面板纵向开裂;实桥测试中干湿混合接缝桥面板纵横向应力满足规范要求。

组合梁斜拉桥桥面板湿接缝施工探讨

桥面湿接缝混凝土施工面积大,作业时间跨度长,防止裂缝的产生是项目施工解决的重点问题。该文以某工程为例,对浇筑试验段,进行体外试验,完全模拟现场的施工环境,总结出施工中控制的关键因素,进而在实际的湿接缝浇筑中加以实施,取得了良好的效果。

混凝土面板堆石坝接缝水下防渗修复技术

混凝土面板接缝挤压破坏是高面板堆石坝的主要破坏形式之一。挤压破坏产生后,破坏面沿垂直缝从坝顶延伸至水下部分,导致面板接缝防渗结构损坏,对大坝造成严重的渗漏危害。根据项目特征研究面板接缝化学灌浆和SR防渗结构相结合的水下防渗修复施工技术,通过工程实例应用分析,可有效处理水下面板接缝挤压破坏引起的防渗结构损坏问题,为类似工程提供借鉴。