混凝土面板堆石壩變形特性三維有限元仿真分析.pdf

1、混凝土面板堆石壩現(xiàn)已成為世界上公認(rèn)的一種比較經(jīng)濟的壩型,該壩型自20世紀(jì)80年代引入我國以來得到了蓬勃的發(fā)展,現(xiàn)已成為我國水利水電建設(shè)事業(yè)最具比選的壩型之-。近些年來,隨著人們在強震、高寒、深厚覆蓋層和復(fù)雜工程地質(zhì)上筑壩,面板的變形、應(yīng)力及周邊縫、面板縫的止水結(jié)構(gòu)就成為面板堆石壩安全的關(guān)鍵。如何盡量減小面板的變形、如何保證面板的應(yīng)力在許可范圍內(nèi)、如何選擇、設(shè)置止水形式使之適應(yīng)縫的變形都是人們越來越關(guān)心的問題,因此,深入分析影響面板堆石壩

2、面板及堆石料變形的影響因數(shù),周邊縫、面板縫和趾板縫的變形情況對于全面了解面板堆石壩的工作性能,確保壩體安全工作,以及為以后的面板堆石壩設(shè)計、施工提供技術(shù)參考等都具有重要的理論價值和實際意義。 本文主要針對上述問題進行了深入研究,全文共分為兩大部分。 第一部分首先對面板堆石壩三維有限元計算本構(gòu)模型進行總結(jié)分析,選出比較適合本文計算的本構(gòu)。其次對混凝土面板堆石壩的應(yīng)力變形特性進行分析總結(jié),分析總結(jié)出堆石體及面板的應(yīng)力變形特性

3、規(guī)律及變形的影響因素、面板垂直縫及周邊縫受力變形特點。最后建立九龍河某水電站混凝土面板堆石壩的三維計算模型,對水電站面板堆石壩在竣工期和蓄水期兩種工況下的應(yīng)力變形進行模擬計算。計算總結(jié)得出,該電站大壩是安全的,但在蓄水期面板上出現(xiàn)了較大的拉應(yīng)力區(qū),且最大拉應(yīng)力已經(jīng)超出了混凝土的最大承受值,在壩體的兩側(cè)靠近山體附近垂直縫的拉張較大,應(yīng)采取措施改善面板及垂直縫的受力情況。 第二部分是對水電站直線型混凝土面板堆石壩改為拱型混凝土面板堆

4、石壩的可行性進行研究。主要是建立拱型混凝土面板堆石壩的三維計算模型,對壩體、面板、垂直縫及周邊縫應(yīng)力變形情況進行計算,并與直線型混凝土面板堆石壩的計算結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明以拱型混凝土面板堆石壩代替直線型混凝土面板堆石壩,可以有效地降低面板靠近兩岸部位的拉應(yīng)力區(qū),且不顯著增加面板中央部位的壓應(yīng)力,同時也有效的降低了垂直縫的拉開程度。因此,拱型面板堆石壩、折線型面板更有利于大壩的安全。 本文的研究不僅為九龍河某水電站工程的安全