考虑混凝土损伤特性的拉西瓦拱坝破坏路径分析

针对高拱坝破坏路径分析的问题,当前数值模拟方法对坝体混凝土的拉压损伤特性仍考虑不足。为此,采用混凝土塑性损伤(CDP)本构模型,模拟分析了拉西瓦拱坝在静力超载、气温骤降及最大可信地震工况下的损伤破坏特性。结果表明,超载工况下坝体主要以坝踵、岸坡坝基处的混凝土拉伸破坏为主,并在形成损伤贯通区后失去承载力;气温骤降工况下坝体混凝土在表孔及1/4拱坝顶、拱端及坝踵区域可能产生拉伸损伤;地震工况下则主要以坝顶下游面表孔拱冠梁附近的拉伸破坏为主,逐渐形成水平带状破坏区域而失去承载力。研究结果明确了拉西瓦拱坝可能出现的损伤特性及破坏路径,为确定拉西瓦拱坝结构安全监测的关键部位提供了参考。

拉西瓦拱坝稳定性分析和评价

采用有限元法对拉西瓦拱坝–地基系统进行弹塑性数值模拟,并采用1∶250的模型比例尺对拉西瓦拱坝–地基系统进行地质力学模型试验。在此基础上,采用数值模拟和模型试验相结合的综合分析方法,对拉西瓦拱坝–地基系统进行稳定性分析。分析结果表明,数值模拟和模型试验结果非常吻合,拉西瓦拱坝–地基系统整体稳定能满足一般设计的要求,其安全储备为6.0～8.0倍水荷载。

拉西瓦双曲拱坝整体稳定分析

使用大型三维非线性有限元程序(TFINE),对拉西瓦拱坝-地基系统进行了三维弹塑性有限元数值模拟,对该拱坝-地基系统在正常荷载下的位移和应力进行了分析。在此基础上,进行了整体稳定分析和大坝超载能力分析。结果表明,拉西瓦拱坝的位移、应力和超载稳定能力均达到稳定要求,但部分基础需进行适当加固。

拉西瓦双曲拱坝整体稳定分析

使用大型三维非线性有限元程序(TFINE),对拉西瓦拱坝-地基系统进行了三维弹塑性有限元数值模拟,对该拱坝地基系统,在正常荷载下的位移和应力进行分析。并在此基础上,进行了整体稳定分析和大坝超载能力分析。结果表明,拉西瓦拱坝的位移、应力和超载稳定能力均达到稳定要求,但部分基础需进行适当加固。

大比尺高拱坝泄洪振动水弹性模型研究

以拉西瓦拱坝为工程背景,采用加重橡胶,建立了大比尺(1∶100)的水弹性模型,全面模拟了"坝体-地基-库水-动荷载"四位一体流固耦联的振动系统。利用该水弹性模型,采用先进的测试手段和数据分析处理软件,对拉西瓦拱坝的模态以及多种泄洪工况下拱坝的振动响应进行全面的测试和分析。采用流激振动反分析方法,求得泄洪振动的等效荷载,得到整个结构的动力响应,最后对泄洪诱发的坝体振动影响作出了评估。

拉西瓦水电站双曲拱坝混凝土温控仿真研究

拉西瓦大坝为对数螺旋线双曲薄拱坝,最大坝高250 m。工程地处青海高原寒冷地区,气候条件恶劣,温度控制严格。采用三维有限元温控计算程序,按照理论分析—数值仿真—经验判断的技术线路,结合拉西瓦拱坝的实际体形和材料参数,对其典型拱冠坝段、边坡坝段混凝土施工期温度场及温度应力进行全过程仿真分析计算,对影响混凝土温度应力的主要温控措施进行了敏感性分析,提出了符合拉西瓦工程实际的温控防裂措施。

拉西瓦拱坝混凝土温度实测资料整编分析方法研究与应用

介绍了拉西瓦水电站拱坝混凝土温度实测资料的整编分析方法及监测设计的原则,并根据以上理论及方法对实测资料进行整编分析,对施工期坝体混凝土的温控效果及措施进行评价,并对部分热力学参数进行反馈计算分析。对水工混凝土温度实测资料的整编分析具有普遍性意义。

求解拱坝极限荷载的增量弹性有限元迭代法

为了克服弹性补偿法每一步计算量太大的问题,结合弹塑性分析法和塑性极限分析法的优点,提出求解复杂结构极限荷载的增量弹性有限元迭代法(IEFEIM)。该方法以荷载因子β为变量,采用自适应增量调整技术,迭代逼近满足平衡条件和屈服条件的最大荷载因子βmax。与弹塑性分析法相比,IEFEIM只需材料的强度准则,不需要材料屈服、破坏后的本构关系;与塑性极限分析法相比,IEFEIM只需增量定向搜索逼近荷载因子最大值,无需开展大范围搜索的规划算法;与弹性补偿法相比,只需形成一次整体刚度矩阵,无需每一步重新形成整体刚度矩阵,可以有效地减少每次迭代的计算量。工程实例表明,IEFEIM可以有效地求得高拱坝的极限荷载,并可以给出临近极限状态时的结构性状。

拉西瓦拱坝建基面的优化

通过对拉西瓦拱坝近岸坡岩体风化、卸荷、变形特性深入研究，在满足坝体应力、变位、稳定的要求下，通过建基面岩体质量对坝体应力变位敏感性分析，用坝基岩体极限变形模量把水工设计与地质评判紧密结合起来，在数值计算基础上用模糊评判方法进行拱坝建基面优化。从而在拱坝建基面优化工作做了一次有益探索。

拉西瓦水电站混凝土双曲拱坝温控防裂研究

拉西瓦水电站地处西北青藏高原,坝高库大,气候条件恶劣,气温年变幅大,大坝混凝土强度等级较高,骨料为砂岩,线膨胀系数大,混凝土的自生体积变形为收缩型,且大坝采用通仓浇筑、全年施工、全年封拱的施工方式,使得拉西瓦拱坝的温度控制成为影响大坝安全的关键之一。从关键控制部位、关键控制时间段、分层厚度优化及加快施工进度的关键措施3个关键点对拉西瓦拱坝温控进行研究,在大量分析计算的基础上,针对关键坝段提出了大坝基础约束区与非约束区混凝土的温控措施。

寒冷地区特高拱坝夏季封拱灌浆问题研究

由于工程进度的制约,夏季封拱灌浆常常不可避免。寒冷地区封拱温度低,夏季气温与封拱温度的差值大,夏季封拱时外界热量倒灌导致表层混凝土不能冷却至封拱温度。为此,运用有限元仿真分析方法研究了寒冷地区高拱坝夏季封拱灌浆问题。仿真计算结果表明,表层混凝土不能冷却至封拱温度,会导致冬天时较大的温差以及温差沿坝厚方向较大的梯度,从而产生表面高应力。加强表面保温、加强表层混凝土冷却、运用表面洒水喷雾等措施能减小夏季辐射热等措施能降低表层混凝土的温差荷载,进而减小表面高应力。

拉西瓦水电站基本工程地质条件

拉西瓦水电站是黄河上游规模最大的水电枢纽工程,其主要建筑物为250 m高的混凝土双曲拱坝及右岸坝肩式全地下厂房洞群系统。介绍了电站勘测设计过程,并对电站区域和库区、坝址区地质条件,高混凝土双曲拱坝和地下厂房洞群系统主要枢纽建筑物地质条件,以及天然建筑材料等进行了综述。

黄河拉西瓦双曲拱坝抗震安全分析评价

拉西瓦双曲拱坝最大坝高250m,坝址所处地区地震活动性强,为此,根据DL5073—2000《水工建筑物抗震设计规范》的原则、方法和要求,在考虑地形地质条件、地基辐射阻尼及横缝非线性影响的条件下,采用三维有限元法对大坝及其基础进行动、静力分析,并用水弹性模型试验进行验证,综合分析评价了大坝抗震安全性能。分析结果表明,拉西瓦拱坝的抗震安全性是有保证的。

拉西瓦水电站枢纽关键技术

针对坝址区气候寒冷、河谷狭窄陡峻及高地应力等特点,为保证工程施工进度、确保工程质量开展了多项关键技术研究,如拱坝建基面合理开挖形式、边坡坝段无盖重固结灌浆、埋管法接触灌浆、夏季封拱灌浆以及坝后反拱型水垫塘等多项关键技术研究,在此基础上采用了多项新工艺、新方法,有力地保证了工程质量、进度。

拉西瓦高拱坝岩体力学、工程地质研究成果综述

拉西瓦水电站高拱坝建基岩体工程地质、岩体力学研究是中国水电顾问集团2004年度专题科研成果之一"高混凝土拱坝建基岩体工程地质、岩体力学综合研究"的主要成果,其重点内容为岩体风化、卸荷、岩体质量级别的定量划分、河谷应力场分带、建基岩体主要岩体力学参数研究,坝肩抗滑稳定、开挖后综合检测验证等;在理论探讨、方法实践、预测验证和创新尝试等方面取得了一定成果,具有一定的社会、经济效益。

拉西瓦拱坝环境振动测试与分析

坝体的环境振动测试是监测大坝健康状态的主要内容之一,通过环境振动试验研究了拉西瓦拱坝的坝体振动特性;基于振动试验结果,分析了坝体振动的时空分布规律,并对比分析了泄洪和非泄洪时的坝体振动特性差异。试验成果表明,拉西瓦拱坝的环境振动幅值在时空分布上有一定的随机性。总体而言,泄洪期间的振动幅值显著大于非泄洪期间的振动幅值;对于同一工况,振动幅值从坝顶中部向两岸坝肩先增大后逐渐减小。该研究成果可作为坝体损伤检测、状态评估和健康监测的基础。

拉西瓦拱坝坝基混凝土浇筑初期裂缝分析

拉西瓦拱坝混凝土浇筑初期,先后在11～13号坝段基础混凝土部位发现11条裂缝。为此,从坝基开挖卸荷回弹、开挖坑槽及起伏差、固结灌浆、基础约束、施工温度等方面对裂缝的产生进行了分析,并对混凝土应力进行了初步估算。分析认为,温控措施不力及混凝土浇筑薄层长间歇是裂缝产生的主要原因。

水体-结构-地基耦联的拉西瓦拱坝地震响应分析

以拉西瓦拱坝为研究对象,考虑流固耦合效应以及土体-结构相互作用,依据弹性波理论,利用有限元软件ANSYS建立了拉西瓦拱坝结构附加质量模型和流固耦合模型,分别进行拱坝结构模态分析,研究不同流固耦合模式对拱坝动力特性的影响。分别对无质量地基模型与黏弹性边界模型进行地震波输入,进行线弹性地震响应分析,探讨水体-结构-地基耦联系统相互作用的影响规律。结果表明:拉西瓦拱坝结构工作基频为1. 44 Hz,对应振型为反对称形式;同时考虑库水可压缩性和无限地基辐射阻尼两个因素,拱坝地震响应会降低更多;黏弹性边界模型能够考虑辐射阻尼效应,与无质量地基模型相比,应力幅值降低47. 1%。

拉西瓦拱坝施工期温度应力反演计算与典型坝段裂缝成因分析

主要依托拉西瓦水电站工程,结合拉西瓦拱坝基本体型参数和施工期实测气象资料、施工期及运行期大坝监测资料和现场实际的温控措施,对坝体施工期温度应力进行全过程反演分析计算,进一步分析了高寒地区高拱坝混凝土施工期温度应力的实际变化规律,并对施工过程中出现的典型裂缝进行了裂缝成因分析。

拉西瓦水电站拱坝混凝土原材料及配合比优化

拉西瓦水电站大坝为混凝土双曲薄拱坝,最大坝高250m,地处高原寒冷地区,坝体混凝土采用通仓浇筑方式。为保证混凝土质量,针对拉西瓦水电站工程的特点,确定了混凝土用原材料的技术要求和混凝土配合比设计原则,提出了适用于工程的混凝土配合比。