A Study on the Functional Reliability of Gravity Dam

The research objective is to design and construct a method for functional reliability analysis of concrete gravity dam. Firstly, the pseudo excitation method was utilized to analyze to calculate the probabilistic characteristics of concrete gravity dam excited by random seismic loading. Meanwhile, the response surface method based on weighted regression was associated to that method to analyze functional reliability of concrete gravity dam. Eventually, a test example was given to verify and analyze the convergence and stability of this method.

基于子模型法的地震作用下混凝土重力坝宏细观损伤破坏研究

大型水工混凝土结构易在结构突变部位出现应力集中现象,工程结构的整体失效破坏起源于局部区域的损伤积累和裂缝失稳扩展。为明确混凝土重力坝在地震荷载作用下的力学特性,采用子模型法构建了基于实际工程的重力坝坝踵高应力区的精细化模型。基于坝踵代表体的细观结构模型,研究了地震作用下重力坝局部受力变形特征以及损伤演变过程。研究结果表明:与宏观模型计算结果相比,细观子模型计算结果能够更真实地反映应力场,位移场,裂纹分布以及损伤演变过程。此外,研究发现细观结构内部的损伤发生时间早于宏观结构,表明宏观裂缝源于内部,混凝土结构破坏并非瞬间完成,而是由于其内部微细裂纹的演化形成更大的宏观裂缝导致。研究结果为重力坝宏观和细观尺度的损伤分布形式提供参考和借鉴。

基于有限元的重力坝抗滑稳定静动力可靠度快速求解方法

重力坝的抗滑稳定是重力坝工程能够安全运行的关键,其抗滑稳定的可靠度研究是当前水利工程领域的重要研究课题.为了解决采用蒙特卡罗法求解可靠指标时计算效率低、采用响应面法时求解精度不高问题,本文提出一种基于有限元的改进一次二阶矩法进行重力坝抗滑稳定可靠度计算.首先,将坝基岩体抗剪断强度参数视为随机变量,定义功能函数为抗滑稳定极限平衡状态下阻滑力与滑动力的差值,在极限平衡状态条件下推导了功能函数中随机变量的偏导数;然后考虑地震荷载作用的随机性,采用基于全概率公式的数值拟合积分方法计算抗滑稳定静动力可靠指标并将此方法应用于某重力坝工程的抗滑稳定分析中.研究结果表明,该方法在保证计算精度的情况下具有更高的求解效率和收敛速度,故可为类似工程的抗滑稳定静动力可靠度分析提供方法借鉴.

基于损伤的混凝土大坝可靠度分析

研究了基于损伤概念的混凝土结构可靠度分析方法。通过引入损伤边界面的概念,导出了包含损伤变量的四参数Hsieh-Ting-Chen边界面模型。在此基础上,构造了大体积混凝土结构对应于初始损伤边界面的极限状态方程。通过响应面法和有限元分析的结合,对功能函数进行了拟合,建立了可以用于复杂结构可靠度分析的有效模式。用该模式对一座混凝土重力坝进行了实例分析,得到了较为满意的结果。

孔隙水压力及炸药埋深对堤坝爆炸效应的影响分析

爆炸荷载作用下的堤坝破坏形态研究在国防以及工程应用中都具有重要意义。为了研究堤坝在不同爆炸工况下产生的破坏形态,在LS-DYNA软件框架内,建立了适合于爆炸荷载作用下土体动力分析的实用模型,并基于多物质ALE法,对均质土坝遭受爆炸袭击开展了仿真分析,得到了不同炸药埋深以及不同孔隙水压力上升程度下的堤坝爆炸弹坑形态。结果表明,随着炸药埋深的增加,堤坝弹坑尺寸具有增大的趋势,但当埋深超过一定范围,则无法形成弹坑;同时,爆炸荷载作用下含水土体的孔隙水压力发展对弹坑的形成具有重要影响,孔隙水压力上升程度越强,产生的弹坑尺寸就越大。研究结果可以为堤坝抗爆安全设计以及爆破拆除堰塞坝等工程提供参考。

重力坝坝后背管高烈度地震反应研究

考虑管道外包混凝土在设计荷载下开裂的影响,采用振型分解反应谱法,研究了重力坝坝后背管在9度地震作用下的自振特性和承载性能规律。研究表明:管道外包混凝土开裂对结构的自振特性影响较小,而对管道钢材应力和管腰截面应力影响较大;高烈度地震作用使背管上弯段至斜直段顶部出现双向裂缝,不利于钢衬与外包混凝土联合承载,同时管坝接缝面和管腰截面呈现较大的拉剪应力状态,不利于管道和坝体的联合承载;坝段间、岸坡坝段与岩体间有可靠的相互约束作用时,横河向地震作用对整体结构的承载性能影响很小。

隔河岩上重下斜封拱式重力拱坝设计研究

为适应隔河岩坝址特殊的自然条件,采用拱梁分载法进行平、斜封拱坝的比较计算,并对各种斜封拱坝方案进行分析研究,结合三维有限元计算及结构模型试验验证,选用三心单曲、上重下斜封拱式重力拱坝体型.安全监测资料表明:大坝受力条件优越,运动正常.

亭子口重力坝坝基水荷载处理方式及效果

基于ABAQUS并结合工程实例分析了亭子口重力坝坝基水荷载处理方式及效果。结果表明,由于未考虑地基内部渗透压力,在地基表面施加水压力所计算出的竖向应力偏小,剪应力差别不大;单独施加渗流体积力与考虑渗流对应力场的影响两者结果较接近,后者稍大;不同水荷载加载方式下竖向应力和剪应力的分布趋势不变,应力值有所变化。

混凝土重力坝的地震响应分析

进行了某混凝土重力坝在多遇和罕遇地震荷载作用下的二维地震响应分析,比较了水位条件对大坝动力响应的影响。研究表明,在多遇地震荷载作用下,大坝应力应变关系基本处于弹性状态,在罕遇地震荷载作用下,最大地震动位移出现在大坝上侧,随着水位的上升,大坝上侧的位移和坝踵处动应力逐渐减小,而下游坝面折坡处的动应力基本不变。

地震荷载作用下重力坝坝踵裂缝内水压分布研究

在地震荷载作用下,重力坝内水下裂缝突然闭合时会产生较大的附加水压力,从而可能引起裂缝失稳,对大坝抗震不利。基于大型有限元软件建立数值分析模型,人为在坝踵设置初始张开宽度为0.001 m的楔形裂缝,以分析在地震作用下不同长度、不同方向的裂缝内部的最大水压分布规律。其中,库水及缝内水体采用势流体单元,库水与坝体、坝基间采用流固单元。研究结果表明,随着裂缝长度的增长,裂缝内最大水压不断增加,最大可达到初始静水压的8.13倍;而随着裂缝角度的增大,裂缝内最大水压先增大后减小;裂缝长度越长,裂缝内最大水压随着角度变化越明显。

考虑库水阻尼耗能的重力坝地震响应分析

为精确分析重力坝的地震响应,考虑库水的辐射阻尼耗能,采用库水阻尼元件法将库水惯性质量和阻尼元件共同作用在大坝迎水面上。阻尼元件的阻尼系数根据能量在边界的反射与透射得到,由库水密度、水中纵波速度、单个阻尼元件的影响面积和边界输入、输出能量的比值决定。以Koyna重力坝为例,利用有限元软件ABAQUS进行地震响应分析,并与Westergaard附加质量法的结果进行对比。结果表明,库水阻尼元件法与实际情况更吻合。

太平湾大坝过渡区及左岸挡水坝段水平变形差分析

针对低温季节太平湾大坝过渡区及左岸挡水坝段出现的变形差问题,以实测位移量为基础,结合坝体结构布置和运行环境等展开研究,初步认为随着挡水坝高度向左岸降低,静水压力逐渐减弱和坝体温度梯度分布发生改变是坝体产生相异变形的两个主要影响因素,但目前坝体尚处于弹性变形范围。该研究成果不仅对指导大坝安全运行具有积极意义,还可为今后进一步深入研究提供思路和技术借鉴。

基于Barton-Bandis节理模型的重力坝坝基节理加卸载变形规律研究

鉴于离散单元法在处理富含节理面的岩体方面比常规有限元有明显优势,首先分析Barton-Bandis(B-B)节理模型加卸载时的应力应变关系和剪胀规律,然后建立基于B-B节理模型的重力坝加(卸)载模型,通过记录监测点位移历程,探讨坝体及坝基软弱结构面在加卸载作用下的位移变化规律,并提出强度转换公式,将B-B节理模型强度转换成等效M-C模型的粘聚力和摩擦角,发现随着加卸载次数的增多,转换后的节理强度逐渐减小。

太平湾混凝土重力坝变形时空分布规律分析

太平湾大坝地处鸭绿江下游,在我国典型东北地区气候特征影响下,大坝变形时空分布既具混凝土重力坝一般规律,又有自身特殊性。通过真空激光长期观测结果分析表明,影响坝体变形的主要因素为温度荷载的变化,库水作用不明显。低温工况下,在坝型过渡区存在较明显变形差,左岸出现因水平位移"相异变形"导致的扭曲变形现象;高温工况下变形趋于协调,变形差减小或消除,左岸扭曲变形基本消失,大坝变形安全系数提高。

关于旋转式滗水器的优化设计

SBR污水处理法工艺技术先进,性能可靠,处理工艺流程非常简化,特别是工程占地比传统工艺氧化沟法节省约113%。由于SBR法以它独具的诸多特点引起了广泛的重视,该工艺关键设备——旋转式滗水器迫切需要进一步优化设计,对于SBR工艺的推广具有重要作用。以出口东南亚某国的旋转式滗水器为例,从传动机构、重力式挡渣装置、二端通止水装置、工艺计算、设备结构强度计算等方面进行了设计阐述。事实证明该产品有效缓解了土地紧张的局面,大大节省了总成本,供相关行业参考借鉴。

低坝坝基岩体抗剪强度参数确定方法研究

基于国际通用的岩体Hoek-Brown准则,用岩体BSD来表征岩体完整性,比列夫斯基1989指标体系来表征结构面性质,从而获取岩体GSI值,再用不规则岩块点荷载试验值获得的等效岩石单轴抗压强度来表征岩石强度,进一步反推出岩体抗剪强度c'和f'。另一方面,结合Barton-Bandis结构面抗剪强度理论,采用回弹仪测量结构面锤击数后得到结构面抗剪强度参数。该工作思路应用于湄公河某国际水电工程,得到了咨询方的认可,填补了国内规范对中低坝段坝基岩体抗剪强度参数取值的空白,一定程度上可减少不必要的工程成本。

边坡安全系数的有限元计算方法对比研究

强度折减法和重力比例加载法是计算边坡安全系数的两种有限元方法。文中介绍了上述两种方法的基本原理,分析了两种方法的关系,并采用ABAQUS软件建立不同坡角的边坡模型,对两种方法的计算结果进行了对比。之后针对特定坡度的边坡,分析了两种方法对于材料参数的敏感性。结果表明,＂重力比例加载法相当于折减黏聚力值的强度折减法＂的观点是不成立的,两种方法之间并不存在此种关系。相比较而言,强度折减法的适用范围较广,对于材料参数的变化,计算结果的稳定性相对较好。